第五章X線計算機體層攝影CT(ComputedTomography)計算機斷層攝影CT是英文“ComputedTomography”的縮寫。詞根“tomo”含有斷層的意義，具體解釋為通過對一單個層面成像而形成的X線攝影技術(shù)。從名字不難看出CT的技術(shù)基礎(chǔ)是計算機技術(shù)和X線斷層攝影技術(shù)。中文為計算機體層攝影成像，它代表一種圖像重建技術(shù)。CT作為一種公認的成熟、快速、可靠的影像設(shè)備，正在各級醫(yī)院的診斷和治療中發(fā)揮著日益重要的作用，并得到廣泛的應(yīng)用。近年來，多層螺旋CT的推出和新的應(yīng)用軟件的開發(fā)，使CT進入又一個快速發(fā)展期，各種類型的CT機大量推出。重要知識點X線CT設(shè)備的基本組件及其工作原理檢測器與數(shù)據(jù)處理裝置的工作原理螺旋CT和多層CT的工作原理X線CT設(shè)備應(yīng)用質(zhì)量保證的基礎(chǔ)知識一、發(fā)展簡史CT設(shè)備的問世，是醫(yī)學(xué)診斷史上的重大革命。1895年，倫琴發(fā)現(xiàn)X線，為CT的誕生打下了基礎(chǔ)。1917年，奧地利數(shù)學(xué)家Radon提出了圖像重建理論的數(shù)學(xué)方法。他指出對二維或三維的物體可以從各個不同的方向上投影，然后用數(shù)學(xué)方法計算出一張重建的圖像——雷登變換。第一節(jié)概述

360度1956年，天文學(xué)家Bracewell用這種方法處理了從太陽發(fā)射來的微波信息，并得到了這些數(shù)據(jù)所描繪的太陽微波發(fā)射圖。最初把投影圖像重建術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的是無線電天文學(xué)家奧頓道夫(W.H.Oldendorf)。他在1961年用放射源碘131完成了著名的旋轉(zhuǎn)–平移試驗，向人們揭示了獲取投影數(shù)據(jù)的基本原理與方法。美國物理學(xué)家柯馬克(A.M.cormack)于1963年9月和1964年10月在“應(yīng)用物理雜志”上發(fā)表兩篇“用線積分表示一函數(shù)的方法及其在放射學(xué)上的應(yīng)用”的系列文章,并將這一方法應(yīng)用于簡單的CT模擬裝置。1967~1970年，英國的豪斯菲爾德(GodfreyHounsfield)博士提出了體層成像的方法。此方法僅需要從單一平面獲取投影的讀數(shù)。因此，每個光束通路都可以看作是聯(lián)立方程的許多方程之一，通過解這組聯(lián)立方程就能獲得該平面的圖像。根據(jù)這個原理，采用數(shù)學(xué)模擬法加以研究，然后以同位素做射線源進行實驗。81967年，豪斯菲爾德制成了第一臺可用于臨床的CT。1971年9月第一臺頭掃描CT機安裝在英國的一所醫(yī)院中。1972年，第一張臨床CT圖像是在倫敦的AtkinsonMorley醫(yī)院拍攝的。用9天時間采集數(shù)據(jù)，2.5小時重建一幅圖像，區(qū)分衰減系數(shù)4%。CT成功震驚了整個醫(yī)學(xué)界，立即受到了醫(yī)學(xué)界的熱烈歡迎。CT的發(fā)明被認為是“自從倫琴1895年發(fā)現(xiàn)X線以來，在放射醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)物理和相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域里，沒有能與之相比擬的發(fā)明”。9Hounsfield和Cormack因發(fā)明CT獲得1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。CentralResearchLaboratories,EMI

LondonG.N.Hounsfield

A.M.Cormack

TuftsUniversity

Medford,MA,USAElectricandMusicalIndustries

百代唱片公司1972年，英國Hounsfield和Ambrose在英國放射學(xué)年會上正式發(fā)表論文，宣告CT的誕生；同年11月，在北美放射學(xué)會（RSNA）年會上向全世界宣布。1974年，美國GeorgeTown大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的工程師Ledley研制出世界上第一臺全身CT。此后，CT的發(fā)展非常迅猛，在近30年的時間內(nèi)，已先后從頭顱CT發(fā)展到螺旋CT和超高速CT。（一）第一代CT（平移+旋轉(zhuǎn)掃描方式）

第一代CT多屬頭部專用CT，由一只X線管和1-2個晶體探測器（detector）組成。由于X線束被準直器準直為鉛筆芯粗細的筆形線束，故又稱筆形束CT。X線管與探測器連為一體，X線管產(chǎn)生的筆形束穿過病人頭部照射到與其相對的探測器上，X線管和探測器先做同步直線平移掃描運動。獲得240個透射測量數(shù)據(jù)后，X線管和探測器停止平移，再環(huán)繞病人頭顱中心旋轉(zhuǎn)1°，做與上次方向相反的直線掃描運動。獲得240個測量數(shù)據(jù)后，停止平移，再旋轉(zhuǎn)1°，重復(fù)上述過程，直到180°，得到180組由240個測量數(shù)據(jù)組成的平行投影值，即完成了數(shù)據(jù)的采集過程。X線管與探測器連為一體，X線管產(chǎn)生的筆形束穿過病人頭部照射到與其相對的探測器上。X線管和探測器先做同步直線平移掃描運動。用于圖像重建的數(shù)據(jù)個數(shù)為180×240。第一代CT的缺點是：X線利用率很低；掃描時間長，檢查一個層面需用3~5min，故僅能用于頭顱檢查。為了提高效率，可再加一個探測器，一次掃描可同時對兩個層面進行數(shù)據(jù)采集，獲得二個層面圖像。這樣，提高了第一代CT的工作效率和X線的利用率，但因掃描速度慢，且采集的數(shù)據(jù)少，故重建的圖像質(zhì)量較差。第一代CT已被淘汰。（二）第二代CT（平移+旋轉(zhuǎn)掃描方式）

第二代CT與第一代CT沒有本質(zhì)區(qū)別。在第一代CT的基礎(chǔ)上，由單一筆形束改為扇形線束，由一只X線管和3~30個晶體探測器組成。由于X線束為5°~20°的小扇形束，所以又稱小扇束CT。由呈扇形排列的多個探測器代替單一的探測器，每次平移掃描后的旋轉(zhuǎn)角由1°提高到扇面夾角角度，這樣旋轉(zhuǎn)180°時，掃描時間縮短到20~90s。第二代快速CT有30個以上的探測器，掃描時間減至18s。由一只X線管和3~30個晶體探測器組成。掃描時間縮短到20~90s小扇束CT每次平移掃描后的旋轉(zhuǎn)角由1°提高到扇面夾角角度。為了提高圖像質(zhì)量，也有的采用240°、360°平移加旋轉(zhuǎn)掃描，這種CT比第一代CT各項指標(biāo)均有提高，不但可作頭顱檢查，實際上已具備了做全身CT檢查的條件。如Pfizer0200FS型、δ-50型、EMI5005型、CT-HF型、TCT-35A型、SCT-100N型等，都屬該類CT。它們的主要缺點是：在掃描過程中，由于病人的生理運動，易產(chǎn)生偽影。第一代CT和第二代CT對病人運動引起的偽影特別敏感，因為在旋轉(zhuǎn)期間不采集數(shù)據(jù)，如果病人運動，就會引起透射讀數(shù)的差異，致使重建圖像出現(xiàn)條紋偽影。目前，第二代CT已基本淘汰。（三）第三代CT（旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)掃描方式）

第三代CT的扇形角較寬（30°~45°），可包含整個病人掃描層面，所以又稱為廣角扇束CT，探測器增加到300~1000個，逐個依次無空隙的排列。掃描時，X線管和探測器無需再做直線平移運動，僅做圍繞病人進行的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動即可。因此，大大縮短了掃描時間，故全身掃描時間可縮短到2~9s或更短，但需大mA。為此，均選用旋轉(zhuǎn)陽極X線管。全身CT一般都采用此種掃描方式。探測器增加到300~1000個，逐個依次無空隙的排列。X線管和探測器無需再做直線平移運動，僅做圍繞病人進行的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動即可。掃描時間2~9s或更短。第三代CT的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)較簡單，使用操作方便，可獲得較理想的CT圖像。其缺點是：需對相鄰探測器的靈敏度差異進行校正。這是因為一個角度的投影由不同的相鄰探測器進行測量，相鄰探測器的性能差異將產(chǎn)生同心環(huán)形偽影。目前，第三代CT的環(huán)形偽影已被解決，成為當(dāng)代CT的主流。在第三代CT基礎(chǔ)上發(fā)展起來的滑環(huán)式螺旋CT，特別是近幾年來各大廠家研究開發(fā)的多層面CT更是未來一段時期的主導(dǎo)產(chǎn)品。（四）第四代CT（旋轉(zhuǎn)-靜止掃描方式）

第四代CT具有更多的探測器（600~1500個，分布在360°的圓周上）。掃描時，僅X線管做圍繞病人一周的旋轉(zhuǎn)運動，而探測器則固定不動。扇形線束角度也較大，掃描速度可達1~5s。其工作原理和第三代CT沒有本質(zhì)的區(qū)別，僅是第三代CT的一個變形。第四代CT的出現(xiàn)原因是第三代CT在掃描過程中，從幾何結(jié)構(gòu)上講，每一個探測器只接受穿過病人掃描層面內(nèi)的某一環(huán)形部組織的X線衰減信息，當(dāng)探測器性能不穩(wěn)定時，容易引起環(huán)形偽影而研制的。當(dāng)?shù)谌鶦T采用穩(wěn)定可靠的高效率探測器之后，并從軟件上解決了環(huán)形偽影的產(chǎn)生條件和配置了軟件校正措施。第四代CT則因探測器數(shù)量多且在掃描過程中不能被充分利用，相對于第三代CT已失去了明顯的優(yōu)越性。故第四代CT只有個別廠家曾經(jīng)生產(chǎn)過。（五）第五代CT（靜止-靜止掃描方式）

第五代CT由一個大型特制掃描電子束X線管、一組由864個固體探測器構(gòu)成的陣列和一個數(shù)據(jù)采樣、圖像處理、數(shù)據(jù)顯示的計算機系統(tǒng)組成。864個固體探測器均分為兩組（432個），分別安裝在兩個216°的固定環(huán)內(nèi)。每個固體探測器作為一個數(shù)據(jù)采集單元。它由一個X線—可見光轉(zhuǎn)換晶體、一個光—電轉(zhuǎn)換器和一個前置放大器構(gòu)成。以上三者必須做到最佳匹配，以提高穩(wěn)定度和精度。第五代CT的工作過程是：電子槍產(chǎn)生的電子束經(jīng)強電場加速(沿X線管長軸方向)、并通過聚焦線圈聚焦和電磁線圈偏轉(zhuǎn)后、轟擊到4個緊挨的210°環(huán)型靶面（靶環(huán)）上。X線管側(cè)的準直器將X線準直成扇角為30°、厚為2cm的扇形束，X線穿過病人病人層后，由環(huán)形探測器陣列測量透射后的X線強度分布，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，輸送到大容量存儲器中，再進行圖像重建。由于高速運動的電子束無機械慣性，所以可依次掃描一個靶環(huán)或同時輪番掃描2-4個靶環(huán)。由于采用排成兩排的環(huán)形探測器陣列，故高速運動的電子束掃描一個靶環(huán)可得到相鄰兩層的圖像。如高速運動的電子束同時輪番掃描4個靶環(huán)，則可同時獲得8層圖像。每層的厚度1cm，八個層面的總厚度為8cm。即可一次性檢查病人的整個心臟。第五代CT采用的大型X線管的技術(shù)條件是：管電壓為130kV；管電流為300~800mA；焦點面積為2mm×4mm；熱容量為9×106HU；靶最大冷卻速率為300kHU/min；焦點面軌道長為330cm；靶基的質(zhì)量比傳統(tǒng)X線管大100倍。第五代CT系統(tǒng)可存貯38次連續(xù)心博（每次心博兩層，共76層）的心電起博數(shù)據(jù)。掃描時間為30ms、50ms或100ms，最大掃描速率為每秒24次掃描，重建矩陣為256×256或400×400，重建時間為10s。第五代CT不僅適用于檢查心臟，而且適用于檢查易動病人，是一種新型的CT。其缺點是造價昂貴。二、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢CT掃描機自20世紀70年代問世以來，隨著計算機技術(shù)和其它相關(guān)技術(shù)的進步，獲得了突飛猛進的發(fā)展。特別是近幾年，出現(xiàn)了滑環(huán)技術(shù)（slipring）、螺旋掃描技術(shù)（helicalscan）以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多層面CT技術(shù)，使CT檢查技術(shù)達到了一個嶄新的水平。CT的發(fā)展趨勢是：簡化操作、縮短掃描時間、提高檢查效率（一次掃描獲得的層數(shù)更多）和圖像質(zhì)量。目前，投入臨床應(yīng)用的有2層CT、4層CT、8層CT。從發(fā)展的角度看,希望X線管旋轉(zhuǎn)一周就能獲得更多的層面，即可完成一個臟器的掃描，真正實現(xiàn)所謂的容積掃描（volumeScan）。此類設(shè)備稱為錐形CT掃描機（conebeamCT）。錐形CT掃描機投入臨床應(yīng)用尚需一定的時日，有許多技術(shù)難點尚待克服。還有些科研機構(gòu)正在開發(fā)應(yīng)用平板探測器替代傳統(tǒng)探測器的多層CT掃描機，并已有了雛型機。目前已有一種錐形線束頜面外科專用CT掃描機在意大利問世，它采用平板探測器作為CT掃描機的探測器，其面積為15cm×15cm（實際采集面積為13cm×13cm），509×509矩陣，像素為30μm，每次采集的數(shù)據(jù)量為94MB，X線管和探測器圍繞病人旋轉(zhuǎn)一周需要70秒，圖像重建時間為20秒。因此，它只能用于頭顱和頜面外科一些非運動器官的檢查。它是錐形CT的一個雛形。從技術(shù)角度看，目前錐形CT掃描機面臨的難點是：①克服錐形線束偽影（conebeamartifact）；②改進圖像重建算法；③提高大量數(shù)據(jù)的處理速度；④提高平板探測器的性能；⑤克服機械結(jié)構(gòu)限制。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，上述難點最終必將得到解決，真正的容積CT將會在不遠的將來問世。第二節(jié)成像系統(tǒng)常規(guī)X線攝影是X線穿過人體所構(gòu)成的投影像，是人體三維結(jié)構(gòu)的二維重疊顯示，其結(jié)果必然使人體內(nèi)部組織影像互相重疊，不易分辨出病灶的確切位置和細節(jié)。常規(guī)X線攝影對于吸收系數(shù)很接近的組織肝臟、胰臟中的病變難以區(qū)分，這些部位在臨床上被視為常規(guī)X線診斷的盲區(qū)。X線CT掃描機能對被檢查的人體進行橫斷體層成像，徹底解決了內(nèi)部重疊顯示問題，而且能將人體各種組織對X線的吸收系數(shù)以相當(dāng)精確的數(shù)字（CT值）表示出來，因而對軟組織中的病變也能正確診斷。X線CT掃描機與常規(guī)X線體層攝影的原理和成像方法也完全不同，它沒有縱向體層攝影時上下層模糊影像對目標(biāo)體層的影響，因為它是由被檢查層各點CT值經(jīng)數(shù)學(xué)方法重建出來的圖像。CT成像特點1、真正的斷面圖像；2、能顯示人體層面組織、器官的解剖結(jié)構(gòu)，密度分辨力高；3、可做定量分析；4、可進行各種圖像處理。36CT成像特點

局限性和不足：

1、圖像的空間分辨力未超過常規(guī)X線檢查；

2、并非適合所有臟器檢查；

3、定位、定性診斷準確性受各種因素影響；

4、圖像基本上只反映解剖學(xué)方面的情況；

5、只能作橫斷面掃描。CT工作過程CT工作過程CT系統(tǒng)：X線管、準直器、檢測器、掃描機構(gòu)、測量電路、計算機、監(jiān)視器等部分組成?；竟ぷ鬟^程：X線——前準直器形成很細的直線射束——人體被檢測層面——射出的X線束到達后準直器——檢測器，檢測器將含有信息的X線轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號——測量電路將電信號放大——ADC變?yōu)閿?shù)字信號——計算機處理系統(tǒng)處理（圖像重建）按監(jiān)視器掃描制式編碼，屏幕上表示出不同灰度，顯示人體這一層面上組織密度圖像。CT成像物理原理CT成像本質(zhì)上是人體組織的衰減系數(shù)μ成像。成像物理原理：1、通過CT掃描機構(gòu)掃描獲取求解μ的方程組；2、解方程組獲得人體某一體層面各個體素的μ值；3、將μ值轉(zhuǎn)換為CT值；4、最后將CT值變換成能視覺識別的灰度圖像。

一、線衰減系數(shù)μ將較窄的X線束穿過人體某一橫斷層面，則設(shè)置在人體對面的探測器可獲得該層面的信息。但如何將這些信息還原為該層面的圖像，即圖像重建，則要借助于人體各組織對X線具有不同衰減系數(shù)的特征來實現(xiàn)。均勻的X線到達人體時，部分被反射、散射，部分被體內(nèi)組織吸收衰減再由人體穿出。CT成像中物體對X線的吸收起主要作用，忽略對X線的散射作用。X線在人體被衰減的程度，按組織對X線的衰減系數(shù)μ和組織厚度D以指數(shù)函數(shù)關(guān)系發(fā)生變化，其關(guān)系式為：I=I0e-μD

I0為入射X線強度；I為穿過病人衰減后的X線強度；D為組織厚度（均一密度），μ為線性衰減系數(shù)。Lambert-Beer式是吸收定律。式中的D、I0、I均通過測量獲得，如果吸收體是均一密度的，則線性衰減系數(shù)μ可由該式直接求出。但是，沿X線束穿過的人體各組織密度一般是非均一的。為了簡化計算程序，可以認為是由大量各不相同的密度單元體所組成。設(shè)單元體厚度為ΔD，當(dāng)單元體被分割得越細小，其體內(nèi)密度越接近一致。X線射入第一個單元體的強度為I0，經(jīng)第一個單元體衰減后的X線強度為I1，則式中μ1是第一個單元體的衰減系數(shù)。此后，I1成為射入第二個單元體的X線強度；設(shè)第二個單元體的衰減系數(shù)為μ2，則被第二個單元體衰減后的X線強度為由此可知，從病人最末一個單元體n穿出的X線強度為

式中，μn是第n個單元體的衰減系數(shù)。可得由此可見，若已知I0、In和ΔD，則可求出沿X線穿過的病人各組織的“衰減系數(shù)之和”。X線穿過人體各組織的“衰減系數(shù)之和”可求出，但各單元的具體衰減系數(shù)仍不能一次求得。因各單元體的衰減系數(shù)不等，不能以平均法求得，而且密度均勻體和非均勻體衰減系數(shù)之和有許多幾率可能相同。因此，需要從一個橫斷面的許多視角射入X線，以便測得大量“衰減系數(shù)之和”，即所謂數(shù)據(jù)采集過程，隨后建立n元一次方程組求解，即可得到各單元體的衰減系數(shù)。若一幅圖像有n×m個像素，則需解n×m個n元一次方程，方能求出一個層面各單元體的衰減系數(shù)。μ與X線能量之間有著依賴關(guān)系，即μ隨X線能量的增大而減小。一般X線束以單一頻率、固定能量線束穿透物體，可檢測到比較穩(wěn)定的μ。應(yīng)在CT成像過程中進行校正以減小由X線束硬化效應(yīng)造成CT圖像的不均勻性。除聯(lián)立方程之外，還有許多計算方法亦可求出各單元體的衰減系數(shù)。當(dāng)各單元體的衰減系數(shù)均已求出，利用這些數(shù)據(jù)即可建立體層圖像。所以，一般將計算出各單元體衰減系數(shù)的過程稱為圖像重建。一幅較好的圖像至少由幾十萬至上百萬個單元體（像素）組成。當(dāng)然，這么大數(shù)量的計算量是由計算機完成的。在醫(yī)學(xué)上，由于總是涉及吸收系數(shù)不甚方便，Hounsfield便定義了一個新的概念——CT值，作為表達組織密度的統(tǒng)一單位。CT值

CT值μ是一個物理量，CT值表達人體組織對X線衰減的量值。

CT值定義：CT影像中每個像素對應(yīng)的物質(zhì)對X線線性平均衰減量大小的表示。應(yīng)用中CT值指人體被測組織的吸收系數(shù)與水的吸收系數(shù)的相對值：CT值單位“HU”。μw為73keV能量X線在水中的線性衰減系數(shù)，μw=1m-1。式中K為分度因子，是一個常數(shù)，其值等于1000。CT值不同組織CT值可以通過測量其μ計算。例選用X線能約為73keV時，μ水=1；μ骨骼=1.9～2.0（2）；μ空氣為0.0013（0）。得到的CT值：

水0HU

致密骨＋1000HU

空氣－1000HU

凝固血56～76HU

腦灰質(zhì)36～46HU

腦白質(zhì)22～32HU

血12HU

脂肪－100HU51CT值人體各種組織的CT值在骨骼和空氣的CT值范圍內(nèi)。X線能量不同組織的CT值也不一樣。這樣我們就把一幅重建的人體橫斷面圖像看作一個CT值的矩陣，常規(guī)人體組織的CT值如表。CT值如果體素內(nèi)包含有幾種不同的組織成分，則該體素的CT值是所含各種成分的平均值。這種情況下平均CT值不能準確地與各種組織成分的密度相對應(yīng)，將產(chǎn)生部分容積現(xiàn)象（partialvolumephenomenon）。

部分容積效應(yīng)：CT圖像上各個像素的數(shù)值代表相應(yīng)單位組織全體的平均CT值，它不能如實反映該單位內(nèi)各種組織本身的CT值。在CT掃描中，凡小于層厚的病變，其CT值受層厚內(nèi)其他組織的影響，所測出的CT值不能代表病變的真正CT值：如在高密度組織中較小的低密度病灶，其CT值偏高；反之，在低密度組織中的較小的高密度病灶，其CT值偏低，這種現(xiàn)象稱為部分容積效應(yīng)。圖像灰度灰度：指圖像面黑白或明暗的程度。從全黑到全白可有無數(shù)個不同的灰度。CT影像是以灰度分布的形式顯示的圖像。CT圖像的本質(zhì)是μ成像。若CT值按2000個計算，相應(yīng)的灰度值也有2000個，即從全黑（CT值為－l000）到全白（CT值為＋1000）有2000個不同的黑白或明暗等級（灰度），CT像是一個灰度不同、且灰度變化不連續(xù)的圖像?；緲?gòu)成一臺完整的CT由三個主要部分構(gòu)成：1、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：包含X線高壓發(fā)生器、X線管、準直器、濾過器、探測器、掃描架、掃描床、前置放大器及接口電路等；2、計算機及圖像重建系統(tǒng)；3、圖像顯示、記錄和存儲系統(tǒng)：包含顯示器、光驅(qū)、多幅照相機、激光照相機、洗片機等。X線管準直器探測器

前置放大器X線高壓發(fā)生器中央控制器及圖像重建系統(tǒng)A/D圖像顯示記錄存儲顯示器相機光盤存儲工作站洗片機掃描架數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的作用是將X線管輻射的X線經(jīng)濾過后再經(jīng)準直器準直成窄的扇形束，穿過病人所需成像的橫截面，測得透射X線束的強度，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭商峁┯嬎銠C應(yīng)用的數(shù)字信號。系統(tǒng)的構(gòu)成包括X線高壓發(fā)生器、X線管、準直器、濾過器、探測器、掃描架、掃描床和前置放大器及接口電路等。數(shù)據(jù)采集基本原理首先要選出被測人體的一個層面，厚度由X線管發(fā)出的X線束經(jīng)準直器來限定。以X線管發(fā)出的一直線波束和單一檢測器為例，說明數(shù)據(jù)采集的基本原理。數(shù)據(jù)采集基本原理X線入射強度I0在掃描過程中保持不變，μ之和只與檢測出的X線強度I有關(guān)。第一次掃描先采用等間隔的直線平移，令直線平移以單位長度為步長等間隔運動，被測層面被分割的體素寬度等于這個長度。X線束對被測層面每掃描一個間隔，透射出的I被檢測后，得到該處μ之和值，這個值與X線束穿透物體的性質(zhì)有關(guān)，與X線束的空間位置有關(guān)。直線平移掃描完一個層面后獲得一個方向上的一組μ之和與X線束掃描位置的曲線。60把檢查層面分成Nx，Ny，Nz……一定數(shù)量的小體積，即體素。數(shù)據(jù)采集基本原理數(shù)據(jù)采集基本原理第一次直線平移掃描后，掃描系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)一個小角度改變方向，作第二次直線平移掃描，又得到另一個方向上的投影。重復(fù)此過程得到被測人體整個層面在所有方向上X線束的投影。如果把被測層面分成180×180個單元，每一方向上直線平移掃描l80次，旋轉(zhuǎn)180次（1o）。從X線束掃描被測人體層面過程中，得到180×180個投影值，建立180×180個方程，求解出180×180個單元體所對應(yīng)的μ

。數(shù)據(jù)采集基本原則CT成像數(shù)據(jù)采集是利用X線管和檢測器等的同步掃描來完成。檢測器是一種X線光子轉(zhuǎn)換為電流信號的換能器。

1．須按空間位置有規(guī)律地進行

X線束經(jīng)被測人體層面吸收的投影是X線束掃描位置的函數(shù)。數(shù)據(jù)采集須按照被測人體層面的空間位置有規(guī)律地進行。數(shù)據(jù)采集基本原則2．掃描應(yīng)無空隙的覆蓋：X線束的掃描要通過各個體素一次以上，才能保證得到各個位置上的投影值，計算出各個體素的吸收系數(shù)；保證CT圖像的完整性和一致性。3．提高掃描速度：掃描速度提到高于這些器官或組織的運動速度。4．?dāng)?shù)據(jù)采集過程要精確。數(shù)據(jù)采集的基本組成部分是X線管、濾過器、準直器和探測器。此外，為了從不同視角獲取數(shù)據(jù)，還需要一個掃描機架。X線管、探測器環(huán)繞患者作360°旋轉(zhuǎn)，以獲取大量原始數(shù)據(jù)。如ProntoXE型CT，探測器通道數(shù)為576，采集速率為800投影面/秒，掃描時間1s則采集原始數(shù)據(jù)量為576×800×1=460800個。X線管（一）基本結(jié)構(gòu)X射線管是產(chǎn)生X線的器件。一般由陰極、陽極和真空玻璃管（或金屬管）組成。CT機上使用X線管與一般X線機上使用的X線管結(jié)構(gòu)基本相同，也有固定陽極X線管和旋轉(zhuǎn)陽極X線管兩種。安裝時固定陽極管的長軸與探測器平行，旋轉(zhuǎn)陽極X線管的長軸與探測器垂直。固定陽極X線管主要應(yīng)用在第一、二代CT機中，而第一、二代CT機現(xiàn)已被淘汰，故在此不做介紹。目前，各廠家生產(chǎn)的主導(dǎo)機型為第三代CT掃描機，管電流一般在100~600mA，掃描時間在0.5~7s之間，管電壓在100~140KV之間。通常CT每掃描一層圖像約需數(shù)百毫安秒，為了滿足診斷需要，通常要連續(xù)進行數(shù)十層掃描。故CT用X線管要求具有較大熱容量?；谝陨显?，CT管結(jié)構(gòu)、靶面材料、燈絲熱變形系數(shù)、旋轉(zhuǎn)軸承的自由膨脹系數(shù)、高溫下的真空保持等，都要求有特殊的工藝措施才能保證在上述嚴格條件下正常運轉(zhuǎn)。當(dāng)前的CT管靶面多采用新型復(fù)合靶結(jié)構(gòu)，配有較大體積的石墨基以增大熱容量。外殼多為金屬或陶瓷材料，同時配有油循環(huán)系統(tǒng)以使產(chǎn)生的熱量盡快擴散。準直器準直器位于X線管前方。它的作用是：①大幅度地減少散射線的干擾，減少患者的放射劑量；②決定掃描層的厚度。CT用準直器分兩種：一種是X線管側(cè)準直器，常稱為前準直器；另一種是探測器側(cè)準直器，常稱為后準直器。前、后準直器必須精確地對準。其中，⑴為補償器；⑵為控制電機；⑶、⑷為聯(lián)動齒輪；⑸、⑹分別為與準直器葉片⑺、⑻相連的輔助桿；⑼為葉片運行通道的固定鎖；⑽、⑾、⑿、⒀、⒁分別為10mm、7mm、5mm、3mm（或1mm）、2mm的層厚傳感器。準直器可決定掃描層的厚度。常見CT掃描層的厚度為1mm、2mm、3mm、5mm、7mm、8mm、10mm。準直器結(jié)構(gòu)簡單，但要求非常精確，圖為CT-Pronto型螺旋CT的準直器結(jié)構(gòu)示意圖?？刂齐姍C⑵運轉(zhuǎn)帶動齒輪⑶、⑷轉(zhuǎn)動，從而由⑸、⑹帶動準直器葉片⑺、⑻沿運行通道的固定鎖⑼運動，從而使準直器葉片⑺、⑻的間距改變。層厚一旦選好，準直器葉片⑺、⑻的間距就由相應(yīng)傳感器決定。濾過器

X線具有連續(xù)變化的波長。在CT掃描機最初的實驗中，人們使用的是單能射線，因為它們能夠遵循郎伯（Lambert-Beer）指數(shù)衰減定律。在臨床CT的設(shè)計中就有一個假設(shè)，認為線束是單能的，但實際使用的線束是“多能”的，為了滿足重建過程的需要，就要使用專門的濾過器。CT中使用濾過器的目的有兩個：①吸收低能X線，這些低能射線對CT圖像的形成沒有任何作用，但是卻增加了病人的照射劑量。濾過的結(jié)果使射線束的平均能量升高，射線變“硬”；②使穿過濾過器和受檢者的透射線束的能量分布達到均勻硬化。由于人體橫截面類似于橢圓形，X線束照射時，中心射線穿透厚度大，邊緣射線穿透厚度小，信號強度反差大，射線強度也不均勻。為了削弱這一現(xiàn)象，在X線管和探測器之間，增設(shè)了濾過器。其形狀如圖所示。探測器探測器是一種將射線能量轉(zhuǎn)換為可供記錄的電信號的裝置。它接收到射線照射，然后產(chǎn)生與輻射強度成正比的電信號。探測器組件是由性能完全相同的探測器單元排列而成，每個探測器對應(yīng)著一束窄的X線。如果有n個探測器單元，那么一次就可同時獲得n個投影數(shù)據(jù)。探測器最重要的特性是它們的效率、穩(wěn)定性和響應(yīng)性，此外，準確性也是其特性之一。1．效率效率是指它從線束吸收能量的百分數(shù)。理想情況下，探測器效率應(yīng)該為100%。即可截獲全部X線束能量，這將使曝光量減小，降低病人的照射劑量。影響探測器效率的因素有兩個：幾何效率和吸收效率。（一）性能幾何效率：幾何效率=探測器有效寬度/（探測器有效寬度+無效的空間）。幾何效率由每個探測器的孔徑和相鄰探測器間隔大小來決定。射入間隔的輻射不能被探測器吸收，因而無助于圖像的形成。理想的情況是探測器所占的范圍要比間隔大。吸收效率：吸收效率是指輻射進入探測器而被吸收的百分率，這與探測器的厚度有關(guān)，并在某種程度上與X線光子的能量有關(guān)。總檢測效率：探測器的總檢測效率是幾何效率和吸收效率的乘積。實際的探測器總檢測在50%~80%之間。探測器的效率越高，在一定圖像質(zhì)量水平的前提下病人接受的劑量越小。2．穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指從某一瞬間到另一瞬間探測器的一致性和還原性，探測器需經(jīng)常進行校準以保證其穩(wěn)定性。在第一、二代掃描機中，每次平移運動結(jié)束后都要校準探測器。第三代掃描機每天僅校準一次。第三代掃描機探測器的響應(yīng)偏離正常情況時，環(huán)狀的偽影將在該體層掃描圖像中產(chǎn)生。第四代掃描機在每一次旋轉(zhuǎn)期間對探測器校正兩次，第一次校準是沿著運動扇形射束的前緣，第二次沿著后緣。3．響應(yīng)時間探測器的響應(yīng)時間是指探測器接收、記錄和拋棄一個信號所需的時間。一個探測器應(yīng)瞬時地響應(yīng)一個信號，然后立即迅速地拋棄該信號并為響應(yīng)下一個信號做好準備，如余輝現(xiàn)象嚴重則影響下一個信號的值。為了避免余輝造成的畸變及假象，需要仔細選擇閃爍物質(zhì)并進行一些軟件的校正。4．準確性由于人體軟組織及病理變化所致衰減系數(shù)的變化是很小的，因此，穿過人體的線束強度也只引起很小的變化。如果探測器對衰減系數(shù)的測量不夠準確，測量中的小誤差可能被誤認為信號的變化。探測器的準確性要求探測器系統(tǒng)必須具有如下特點：低電子噪聲、線性、各探測器的均勻一致及瞬時穩(wěn)定性。

（二）探測器類型目前，CT中常用的探測器類型有三種：收集熒光的探測器，稱閃爍晶體探測器，也叫固體探測器；收集氣體電離電荷的探測器，稱氣體探測器。它收集電離作用產(chǎn)生的電子和離子，記錄由它們的電荷所產(chǎn)生的電壓信號；稀土陶瓷探測器。氣體探測器氣體探測器是利用氣體（一般采用化學(xué)性能穩(wěn)定的惰性氣體）電離的原理，入射的X線使氣體產(chǎn)生電離，通過測量電流的大小來測得入射X線的強度。氣體探測器的結(jié)構(gòu)如圖所示。氣體探測器由一系列單獨的氣體電離室構(gòu)成。各氣體電離室的上下夾面由陶瓷拼成。每個氣體電離室的X線入射面由薄鋁板制成，兩側(cè)用薄鎢片作為隔板分隔開，所有隔板相互連通，加上500V直流電壓，起收集電子的作用。各個中心收集電極引線接至相應(yīng)的前置放大器，氣體電離室內(nèi)充滿氙氣。當(dāng)入射X線進入各個氣體電離室后，將氣體電離，正離子由中心收集電極接收，負離子（電子）被隔板接收。正、負離子的定向運動形成電離電流。電離電流與入射的X線強度（光子數(shù)）成正比，很微弱，經(jīng)前置放大器放大后，送入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。電離電流會產(chǎn)生高溫，因而隔板和收集電極均采用鎢片。隔板與X線入射方向一致，起到后準直器的作用，它可防止由被測病人產(chǎn)生的散射線進入電離室。氣體探測器的光子轉(zhuǎn)換效率比固體探測器要低。采用高壓氙氣可以增加氣體的密度，提高轉(zhuǎn)換效率。但由于鎢片機械強度有限，所以不能采用太高的壓力，這就限制了轉(zhuǎn)換效率的進一步提高。由于其幾何效率高于固體探測器的幾何效率，因而實際上這兩種探測器的總檢測效率大致相近。氣體探測器中各個氣體電離室是相互連通的一個整體，處在相同的氣壓、密度、純度、溫度條件下，因而有較好的一致性。由于kV存在波動，CTX線管輻射的X線強度不穩(wěn)定，而X線強度變化對成像有很大的影響。因此，一般在探測器的兩端裝有參考探測器4~8個通道。參考探測器用來測量入射人體前的原始X線強度以修正探測器的測量結(jié)果。在掃描和采集數(shù)據(jù)過程中保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性是非常重要的。為防止探測器零位漂移，在掃描過程中需對探測器的變化進行校正，使得在每個X線脈沖到來之前所有探測器輸出皆為0。每天還應(yīng)對系統(tǒng)漂移進行校正，保證在全部動態(tài)范圍內(nèi)的線形和穩(wěn)定性。閃爍探測器閃爍探測器是利用射線能使某些物質(zhì)閃爍發(fā)光的特性來探測射線的裝置。閃爍探測器的探測效率高，分辨時間短，既能探測帶電粒子，又能探測中性粒子；既能探測粒子的強度，又能測量它們的能量，鑒別它們的性質(zhì)。閃爍探測器在CT掃描機中得到了廣泛的應(yīng)用。閃爍探測器有時也稱固體探測器。閃爍探測器前面加有反射層，它是涂有白色氧化鎂粉末的鋁盒。它使閃爍晶體產(chǎn)生的熒光光子能大部分反射到光電陰極上。在晶體與光電倍增管間放置有機玻璃制成的光導(dǎo)，并涂有硅油以保證良好的光偶合。使用最普遍的閃爍晶體是激活碘化鈉（NaI）晶體。碘化鈉晶體的密度大，對γ射線和X線有較大的阻止特性。碘化鈉晶體的透明度和發(fā)光度都很高。NaI晶體極易潮解，這是它的致命缺點。一旦潮解，探測器效率和能量分辨力均急劇下降，以致完全不能使用。在實際應(yīng)用中，碘化鈉晶體被密封在一個鋁制外殼內(nèi)。另一種適用的閃爍晶體是碘化銫（CsI）晶體。其主要優(yōu)點是在空氣中不易潮解，故不需鋁制外殼封裝。發(fā)光效率僅為NaI的30%~40%，且價格昂貴。因此遠不及NaI晶體應(yīng)用普遍。閃爍晶體在使用和保存時，應(yīng)避免強光照射，否則會嚴重影響其性能。若因強光照射致使閃爍晶體變色，可用長期避光的方法退色，使閃爍晶體的性能得到恢復(fù)。光電倍增管是一種光電轉(zhuǎn)換器件，通過它可把光子轉(zhuǎn)換成電子。它不同于其它的光電轉(zhuǎn)換器件，如光電管、光電池等，光電倍增管可把微弱的光按比例地轉(zhuǎn)換為較大的電信號，這就是它的倍增作用。光電倍增管的工作是建立在光電效應(yīng)、次級電子發(fā)射和電子光學(xué)的基礎(chǔ)上的，它一般由光電陰極、次陰極和收集陽極等三部分組成。光電陰極是接收光子而發(fā)射電子的電極。它一般是將Sb-Cs或K-Sb-Cs等光電材料，用真空蒸發(fā)的方法附著在管子端部透明的內(nèi)表面而構(gòu)成。光電陰極的材料決定了光電倍增管的光譜響應(yīng)范圍。次陰極即次級電子倍增極。光陰極發(fā)射的光電子通過一聚焦系統(tǒng)打在第一陰極上，第一陰極發(fā)射的電子打在第二陰極上，……。次陰極各級間電壓是依次遞增的，電子數(shù)亦逐次增加，直到被陽極收集為止。次陰極的數(shù)目通常為9~14個不等，所以最后陽極所收集的電子數(shù)量是很可觀的。次陰極一般也以Sb-Cs等光電材料制成，此外也可用Ag-Mg、Cu-Be等合金材料。兩類探測器的特性比較目前氣體探測器和閃爍探測器在現(xiàn)代化的CT中都有選用。選用哪種探測器要看偏重于哪方面的特性。（1）溫度特性：閃爍探測器的輸出信號強度與溫度的關(guān)系極大。所以，采用此探測器的系統(tǒng)有的必須用調(diào)節(jié)加熱或冷卻的辦法來穩(wěn)定探測器的溫度。惰性氣體探測器的信號強度與溫度的關(guān)系不大。97NaI(Tl)的溫度特性（2）噪聲：氣體探測器易產(chǎn)生噪聲和干擾源，而閃爍探測器則不易產(chǎn)生噪聲和干擾源。其原因是氣體探測器的各個氣體電離室所加電壓存在波動和氣體電離室內(nèi)絕緣體上易產(chǎn)生漏電流。另外，氣體電離室的隔板極薄，容易出現(xiàn)極小的顫動。即使隔板的極小顫動亦會產(chǎn)生噪聲。（3）飽和現(xiàn)象：在閃爍探測器的線性范圍內(nèi)，即在閃爍探測器的特性曲線范圍內(nèi)，閃爍探測器的輸出電信號與入射到閃爍探測器輸入面的X線強度成正比，并超出CT要求五個數(shù)量級。但是，氣體探測器在這么大的信號范圍內(nèi)，有可能出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。為了避免此情況的出現(xiàn)，必須仔細設(shè)計探測器系統(tǒng)，例如間隔的距離、氣體壓力以及氣體電離室工作電壓等等。（4）散射線準直：閃爍探測器可以與一個散射線準直器組合在一起。氣體探測器一般不用附加的散射線準直器，而是利用電離室隔板同時作為散射線準直器，但效果不如專用的準直器好。此外，氣體探測器本身產(chǎn)生的散射線比閃爍探測器要多。散射線源主要來自很厚的射線輸入窗鋁板和窗口到電極板的氣體層。（5）劑量利用率：CT中應(yīng)用的閃爍晶體一般厚度為5mm，實際吸收射入的X線可達100%，并將它們轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?。閃爍探測器中沒有技術(shù)上必須的、吸收射線較多的盲層，但在氣體探測器中，從輸入窗口到電極板之間的氣體層吸收射線而不產(chǎn)生信號。因射入的一部分量子沒有被利用而直接穿過了氣體探測器，引起氣體探測器的射線損失，但只要通過增加壓強和加深電離室，就可以將這種效應(yīng)控制在允許的范圍內(nèi)。由于氣體電離室很小的惰性氣體泄漏就會降低室內(nèi)壓強，導(dǎo)致對X線的吸收能力減弱，所以在氣體電離室的機械制造時，要格外注意密封，以防止惰性氣體泄漏、損失。探測器的補償設(shè)置目前應(yīng)用的CT探測器通道數(shù)一般為500~1200。CT檔次越高，探測器通道數(shù)越多。例如CT-W550型CT的探測器通道數(shù)為576，CT-PRATICO型CT的探測器通道數(shù)為768通道，CT-Prima型CT的探測器通道數(shù)則為896。目前，越來越多的CT選用固體探測器。探測器的位置在球管正下方，在掃描過程中探測器和球管位置相對固定，共同圍繞患者進行連續(xù)旋轉(zhuǎn)掃描運動。但X線穿過患者后到達探測器的采樣途徑并非正對每個通道的中心而是偏離中心1/4通道，即所謂探測器的補償設(shè)置（offsetdetector）。通過這種設(shè)置在不增加探測器通道數(shù)的情況下圍繞患者旋轉(zhuǎn)360°所得采樣數(shù)據(jù)可提高一倍，在沒有增加設(shè)備成本的情況下減少了偽影，提高了圖像質(zhì)量。（四）數(shù)據(jù)處理與接口裝置數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)位于探測器陣列和計算機之間。它的任務(wù)是將探測器輸出的微弱信號經(jīng)過前置放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后送往計算機，供計算機進行圖像重建用。其基本構(gòu)成如圖所示。1、前置放大器將探測器輸出的信號進行預(yù)先放大。2、對數(shù)放大器對入射X線強度I0（X線管處的X線強度）和透射X線強度I（穿過病人后的X線強度）進行對數(shù)換算。3、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（analogtodigitalconverter，ADC）將模擬信號轉(zhuǎn)換成二進制的數(shù)字信號。4、數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸一些CT采用了光導(dǎo)纖維進行數(shù)據(jù)傳輸。光纖傳輸是指使用了一個由透鏡和發(fā)光二極管組成的系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)傳輸給計算機。這樣可以消除外界的干擾。（五）掃描機架CT的機架由兩部分組成。一是旋轉(zhuǎn)部分，主要由X線管及其冷卻系統(tǒng)、準直器及其控制系統(tǒng)、濾過器、探測器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（digitaladoptsystem，DAS）、高壓發(fā)生器、滑環(huán)部分（螺旋CT）等組成。二是固定部分，主要由旋轉(zhuǎn)支架，旋轉(zhuǎn)控制電機及其伺服系統(tǒng)，機架主控電路板組成。掃描時，旋轉(zhuǎn)電機經(jīng)減速器通過齒形帶帶動旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向為順時針（螺旋CT），其中包括啟動過程、采樣過程和減速剎車過程。采樣過程中，球管旋轉(zhuǎn)并持續(xù)放出X線，X線穿過受檢者后信號被探測器接收，完成360°采樣，一次掃描結(jié)束后，所獲得的掃描數(shù)據(jù)信號經(jīng)過前置放大器放大和A/D轉(zhuǎn)換，傳送至圖像處理系統(tǒng)。高壓發(fā)生器一般均采用高頻逆變式，體積較小，分陰極、陽極兩部分，分別裝于旋轉(zhuǎn)部的左右兩邊，使旋轉(zhuǎn)部較為平穩(wěn)。掃描孔是一貫穿掃描架前后的孔，借助于安裝在掃描孔中的激光束裝置對病人進行掃描定位，一般CT的孔徑為65~75mm。CT的掃描架可做偏離垂直平面的前后傾斜，以滿足病人進行不同部位檢查的需要，傾斜角度一般在±20°~±30°之間。（六）掃描床掃描床由床面和底座構(gòu)成，它是掃描病人的載體。掃描床的運動一般由兩個電機控制：一個是床身升降電機；另一個是床面水平移動電機。為了保證掃描位置的精確，無論是垂直方向床身的升降還是水平方向床面的移動都應(yīng)平穩(wěn)。CT-C3000型螺旋CT的掃描床：采用“馬架”結(jié)構(gòu)，即采用一種交叉支架，支點在中間，上端連接床面，下端連接底座。其最低高度、進頭高度以及進體高度、最高高度的控制都是通過安裝在底座上的行程開關(guān)實現(xiàn)的。另外，在繞線輪上有一根尼龍線，它可帶動編碼器用來測量掃描床的高度，并在操作面板上顯示。

由單相交流伺服電機（水平電機）帶動同步齒型帶驅(qū)動床面的水平移動。在水平電機旁邊設(shè)有一個光電編碼器，它可測量床面水平移動的相對位置?？捎捎嬎銠C控制、面板控制和手拖動三種方式使床面水平移動。方式的轉(zhuǎn)換由掃描床尾部下面的一個手動離合器完成。

掃描床定位床板定位的精度直接決定切片位置的準確性，定位精度不大于0.1mm。定位系統(tǒng)采用計算機控制。其具體工作過程是：在計算機系統(tǒng)設(shè)置床面位置后，發(fā)出指令，使水平電機驅(qū)動床面水平移動，到達指定位置后，計算機系統(tǒng)收到光電編碼器發(fā)來的到位信號后，計算機系統(tǒng)發(fā)出指令，使單相交流伺服電機失電、停轉(zhuǎn)。從而實現(xiàn)高精度、閉環(huán)的床面水平移動控制。

床面板床面板由碳素纖維制成。因為碳素纖維具有強度高、重量輕、且對X線衰減小等特點。CT-C3000型螺旋CT的床面板比較長，達2060mm，床面水平移動的最大距離為1600mm，床臺上設(shè)有限位開關(guān)，以保證床面在正常的范圍內(nèi)移動。掃描架上方的數(shù)碼顯示板可顯示掃描床的高度、床面的水平位置和掃描架的前后傾斜角度。床高度指示：0~550mm床水平運行指示：0~1600mm，1m顯示誤差<5mm。計算機及圖像重建系統(tǒng)CT的整個系統(tǒng)是用計算機來管理的。通常選用一臺主計算機與多臺微機共用來執(zhí)行系統(tǒng)管理、任務(wù)分配和外設(shè)控制等任務(wù)。具體的內(nèi)容是：①控制和監(jiān)視整個掃描過程，并將采集的數(shù)據(jù)送入存儲器；②CT值的校正和輸入數(shù)據(jù)的擴展；③與操作者對話并控制掃描等信息的傳送；④圖像重建的程序控制；⑤故障診斷及分析。采用專用計算機（又稱陣列處理機或陣列處理器）來執(zhí)行圖像重建和處理的任務(wù)。陣列處理機與主計算機相連，其本身不能獨立工作，而是在主計算機的控制下，進行圖像重建和處理。一、測量數(shù)據(jù)的校正對患者掃描結(jié)束后，應(yīng)用取得的原始數(shù)據(jù)進行圖像重建，在此過程中，為了得到忠實于患者的橫斷層圖像，必須在圖像處理過程中，對原始數(shù)據(jù)進行一些校正。

原始數(shù)據(jù)零點漂移校正零點漂移包括探測器的暗電流、前置放大器的零漂、探測器及其連接電纜的震動噪聲等。對此，應(yīng)進行原始數(shù)據(jù)的零點漂移校正（offsetcorrection）。即從測量的原始數(shù)據(jù)中清除掉這些零點漂移。參考校正由于管電壓存在波動，使球管發(fā)出的X線強度即使通過了濾過器也并非完全一致，因此對影像影響較大，因此應(yīng)進行參考校正（referencecorrection）。在探測器兩端分別裝有4~8個參考通道，這些參考通道直接接收X線入射而非通過患者，以修正X線強度不同對影像的影響?？諝庑Ｕ捎谔綔y器每個通道性能不能完全一致，即使入射到探測器各個通道的X線強度完全一致，通過預(yù)置放大器的輸出也不會完全一致。消除這種差別所做的校正叫做空氣校正(aircorrection)。通過減去只掃描空氣所得到的參考值來實現(xiàn)。校正參數(shù)預(yù)先儲存，需要時讀出。體模校正體模校正（phantomcalibration）主要目的是校正探測器通道的非線性和X線硬化效應(yīng)引起的非線性，消除環(huán)形偽影，提高圖像質(zhì)量。所以，更換圖像處理線路板和球管時，一定要重做體模校正，否則嚴重影響圖像質(zhì)量。Log轉(zhuǎn)換穿過患者的X線強度以ex方式減少，通過ex函數(shù)反函數(shù)的Log變換補償后得到必要的X線密度值。在Log轉(zhuǎn)換時需預(yù)先設(shè)置Log參數(shù)表，Log函數(shù)值在Log轉(zhuǎn)換時從此參數(shù)列表中讀出。環(huán)行校正如果具體某一探測器的輸出值與周圍存在不同，重建后會形成一環(huán)行偽影，為消除環(huán)行偽影而進行的校正叫做環(huán)行偽影校正。

圖像重建上述各種校正的過程叫做預(yù)處理。下面的處理需在預(yù)處理后進行：①平行線束轉(zhuǎn)換；②濾波處理；③反投影計算。這三種處理被稱之為圖像重建。平行線束轉(zhuǎn)換X線管輻射出的X線經(jīng)準直器準直，形成一定扇角和厚度的扇形束。扇形束數(shù)據(jù)通過平行束轉(zhuǎn)換成平行束數(shù)據(jù)，并通過展開探測器使每一個采集面（view）得到平行線束。平行束轉(zhuǎn)換時，是以扇形面數(shù)據(jù)插值的方式實現(xiàn)的。濾波在轉(zhuǎn)換為平行線束后進行濾波，它包括圖像重建時調(diào)整的濾波參數(shù)和操作臺上設(shè)定的濾波函數(shù)兩部分。一般來講，濾波參數(shù)和濾波函數(shù)決定了濾波值的大小，濾波由濾波參數(shù)和平行束轉(zhuǎn)換結(jié)果運算得到，計算公式為R[K]=ΣFliter(i)?Para(K-i)式中：R[K]為結(jié)果；Fliter(i)為濾波參數(shù)值；Para(K-i)為平行束轉(zhuǎn)換結(jié)果。這個運算處理是通過傅立葉變換實現(xiàn)的，從真實空間轉(zhuǎn)換至頻域空間。在頻域空間中，復(fù)雜運算轉(zhuǎn)化為簡單的乘法運算，濾波參數(shù)和平行束轉(zhuǎn)換也是通過簡單乘法運算得到。

反投影計算濾波后的數(shù)據(jù)是分別以View和Channel為坐標(biāo)的投影數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)反投影運算轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)系內(nèi)的圖像像素數(shù)據(jù)。每個View的濾波結(jié)果的反投影形成圖像，反投影的數(shù)據(jù)以空氣為0基準，空氣的CT值為-1000，執(zhí)行反投影的處理過程稱為后處理。處理后的結(jié)果存于硬盤中。計算機處理體系和硬件現(xiàn)在，CT中的計算機體系結(jié)構(gòu)采用多重處理技術(shù)，其目的是為了提高處理速度和運算能力。具體的有流水線處理方式、并行處理方式和分布處理方式。不同公司生產(chǎn)的CT采用的處理方式不同。例如：GE公司的Pace、Sytec2000和3000型CT的計算機的體系結(jié)構(gòu)采用并行處理方式；Picker公司的P-2000型CT的計算機的體系結(jié)構(gòu)采用分布式處理方式，西門子公司的Somatom-Plus型CT的計算機的體系結(jié)構(gòu)采用流水線處理方式。流水線處理方式流水線處理方式（pipelineprocessing）采用了生產(chǎn)上的流水線概念，把每條指令分為若干個順序的操作，每個操作分別由不同的處理器實施。這樣可以同時執(zhí)行若干條指令，對每個處理器來說，每條指令中的同類操作像流水線一樣被連續(xù)加工處理。這樣可以提高計算機工作速度和提高各個處理器的使用效率。Somatom-PlusCT掃描機選用了一臺32位的主計算機和一個叫西門子醫(yī)學(xué)圖像處理器的圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個采用流水線處理方式的多處理器系統(tǒng)，這一體系結(jié)構(gòu)顯著地提高了圖像重建的速度，可以做到掃描一完成，就可在監(jiān)視器上看到圖像。下圖所示為流水線處理的原理，除把圖像重建過程中的重要步驟，如預(yù)處理、卷積和反投影分別指派給各個獨立的處理器進行控制和協(xié)調(diào)外，還要承擔(dān)掃描機架和病床的運動和人機對話等任務(wù)。并行處理方式并行處理方式（parallelprocessing）是由三臺多任務(wù)計算機通過系統(tǒng)總線耦合成一系統(tǒng)，分別形成掃描處理器、顯示處理器和文件處理器。掃描處理器中采用二臺陣列處理器和一臺反投影處理器，使其重建速率為每秒6400萬次浮點運算。顯示處理器中采用一臺獨立的陣列處理器用于整形、放大、窗位控制和圖像分析。分布式處理方式由分布式處理方式（distributedprocessing）組成的系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上由若干臺獨立的處理器構(gòu)成，各臺處理器可分別處理同一程序的各個子程序，也可按功能分別處理一道程序的各個階段。每臺處理器都有自己的局部存儲器，因而能獨立承擔(dān)分配給它的任務(wù)。這些處理器在邏輯上和物理上是連在一起的，可在統(tǒng)一操作系統(tǒng)控制下工作，相互間可以通信。系統(tǒng)具有動態(tài)分配任務(wù)的能力，能自動進行任務(wù)調(diào)度和資源分配。分布式處理體系結(jié)構(gòu)的一個例子是Picker公司的專用圖像處理器系統(tǒng)。它用于IQPremier，IQT/C和PQ-2000CT成像系統(tǒng)。該處理器系統(tǒng)有12臺獨立的處理器，它們通過各總線連接，有40MB/s的速度。掃描機界面提供前端電子設(shè)備，它有數(shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換和實時對數(shù)轉(zhuǎn)換作用。32MB存儲器是一個信息傳遞存儲器，它能識別數(shù)據(jù)并實施預(yù)處理，隨后是幾個單板陣列處理器，每個都能進行每秒5000萬次以上浮點運算，合起來可達二億多次浮點運算。這一設(shè)計的特點是允許陣列處理器高速實施容積重建任務(wù)，反投影處理器以它的多流水線體系結(jié)構(gòu)為特點，使圖像連續(xù)通過流水線速度為80毫微秒/象素。還有一塊CPU板（8MB）耦合CT控制臺和存儲裝置。這一體系結(jié)構(gòu)可以使掃描、重建和顯示同時進行，真正達到多任務(wù)同時實施。其優(yōu)點是：①可靠性高，其中一臺處理器失效，對總系統(tǒng)影響不大；②靈活性高，由于系統(tǒng)模塊化，便于擴充、替換和更換部件；③經(jīng)濟性好，可以用價格便宜的微處理器，便于推廣。第三節(jié)螺旋CTCT應(yīng)用到醫(yī)學(xué)臨床已有多年的歷史，這期間CT的硬、軟件技術(shù)經(jīng)歷了幾次大的革命性進步：1、1989年CT在傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)掃描的基礎(chǔ)上，采用了滑環(huán)技術(shù)和連續(xù)進床掃描，滑環(huán)技術(shù)使掃描裝置可順一個方向作連續(xù)旋轉(zhuǎn)，配以連續(xù)進床，掃描軌跡呈螺旋狀，因而得名螺旋CT（helical或spiralCT）。2、1998年多層螺旋CT的問世，使得機架球管圍繞人體旋轉(zhuǎn)一圈能同時獲得多幅斷面圖像，開創(chuàng)了容積數(shù)據(jù)成像的新時代。這兩次革命性的進步在CT發(fā)展史中成為重要的里程碑。

1998年多層螺旋CT問世后，CT的掃描技術(shù)和臨床應(yīng)用都呈現(xiàn)加速發(fā)展的態(tài)勢，幾乎每年都有一個新的多層螺旋CT產(chǎn)品出現(xiàn)，4層、6層、8層、10層、16層螺旋CT等等。2003和2004年RSNA（北美放射年會）上，各個公司廠家又紛紛推出32、40、64層CT。

139螺旋CT掃描的概念最初在1987年見于文獻記載（Mori1987）。上世紀80年代后期日本開始這方面的研究工作并發(fā)表了相應(yīng)的文章(Katakuraetal.1989;Idaetal.1990)。螺旋CT物理性能的研究和臨床方面的應(yīng)用最早見于1989年的北美放射（RSNA）年會(Kalenderetal.1989;Vocketal.1989)。有關(guān)螺旋掃描內(nèi)插方法的深入研究由下述一些學(xué)者完成(Skrabacz1988;BreslerandSkrabacz1989;CrawfordandKing1990)。

螺旋一詞在英文中有兩個表述方法，一個最早見諸Kalender教授的文章，稱作“spiral”，后來其它一些文章和有些廠家也采用“helix”或“helical”一詞。目前，美國放射學(xué)雜志(Radiology)對所有發(fā)表的論文允許作者使用兩個詞中的任何一個，即“spiral”或“helical”。非螺旋CT掃描的程序必須經(jīng)歷四個步驟才能完成：1、球管和探測器系統(tǒng)啟動加速；2、X線球管曝光采集掃描數(shù)據(jù)；3、球管和探測器系統(tǒng)減速停止；4、檢查床移動到下一個檢查層面。

傳統(tǒng)CT機：X線管－高壓電纜－高壓發(fā)生器非螺旋CT逐層掃描方法的缺點由于球管電纜的制約使一次檢查的時間相對較長，因為球管——探測器系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)為避免電纜的纏繞必須反轉(zhuǎn)，而這一機械逆向運轉(zhuǎn)又減緩了下一次啟動的速度；由于病人的屏氣、呼吸、再屏氣造成了呼吸幅度的不一致，有可能使被檢查部位中的小病灶遺漏；由于呼吸的原因，在多平面重組和三維成像的圖像中會產(chǎn)生階梯狀偽影；由于非螺旋CT掃描需要不斷地啟動停頓，整個檢查時間長，在增強掃描檢查中，它可影響最佳對比劑顯示時機，往往一個檢查部位的增強掃描，增強效果較好的可能只有幾層?；h(huán)技術(shù)與螺旋CT螺旋掃描技術(shù)是采用螺旋連續(xù)滑環(huán)掃描。掃描過程中，X線球管環(huán)繞病人作連續(xù)360°圓周運動，持續(xù)發(fā)射X線。同時掃描床以勻速移動，探測器連續(xù)采集數(shù)據(jù)。由于上述程序是同步進行的，X線球管對病人而言，經(jīng)歷了一個螺旋狀路徑，故被稱為螺旋掃描CT（SpiralCT)。螺旋CT(SCT)是在滑環(huán)掃描技術(shù)基礎(chǔ)上引出的一種新掃描技術(shù)，分為單層螺旋CT和多層螺旋CT(MSCT)。掃描方式單層旋轉(zhuǎn)一周一幅圖像多層旋轉(zhuǎn)一周多幅圖像148149150151152153螺旋CT的核心技術(shù)是滑環(huán)技術(shù)，X線管在連續(xù)旋轉(zhuǎn)、曝光的同時，掃描床以一定的速度沿Z軸方向運動，探測器采集到的數(shù)據(jù)不再是傳統(tǒng)CT的單層數(shù)據(jù)信息，而是人體某段體積的信息，掃描完成后可根據(jù)需要作不同層厚和層間距的圖像重建。螺旋CT掃描又稱容積掃描(volumetricscanning)。根據(jù)X線管和探測器的運動方式，螺旋CT仍屬于“旋轉(zhuǎn)＋旋轉(zhuǎn)”類，即第三代CT機，但掃描性能大大提高、掃描時間大大縮短?；h(huán)技術(shù)滑環(huán)技術(shù)的重大貢獻是解決了CT機架旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分的饋電和信號傳遞方式問題，可以實現(xiàn)X線球管連續(xù)旋轉(zhuǎn)和曝光。用一個滑環(huán)和一個碳刷代替了電纜，當(dāng)碳刷沿著滑環(huán)滑動時，則經(jīng)滑環(huán)與碳刷向X線球管供電。由于擺脫了各種電纜的纏繞限制，而且X線發(fā)生器和探測器均安裝在一個滑環(huán)上，因此滑環(huán)可單方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)?；h(huán)探測器滑環(huán)由三部分組成：①傳送設(shè)備操作與控制信號的低壓環(huán)；②供應(yīng)X線球管與變壓器電源的高壓環(huán)；③探測器傳送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)環(huán)。依照高壓環(huán)上的電壓不同，又可以分為低壓滑環(huán)與高壓滑環(huán)兩種。低壓滑環(huán)低壓滑環(huán)是指通過滑環(huán)技術(shù)對CT掃描機架以低電壓饋電的方式?；h(huán)部分傳遞的是X線高壓發(fā)生器的輸入電壓，約數(shù)百伏。機架外的低電壓通過低壓滑環(huán)輸送給機架內(nèi)的高頻高壓發(fā)生器，高壓發(fā)生器與X線球管相對固定。通過一短段電纜將高壓輸送給球管。優(yōu)點：傳遞電壓低易處理，高壓電纜短，損耗小。低壓滑環(huán)的高壓發(fā)生器采用體積小、功率大的高頻結(jié)構(gòu)，與X線管同裝于掃描架內(nèi)，同時旋轉(zhuǎn)，穩(wěn)定性好，危險性小。

低壓滑環(huán)由外界將數(shù)百伏的直流電輸入到掃描機架內(nèi)，電壓較低，容易實現(xiàn)良好的絕緣，數(shù)據(jù)傳輸性能穩(wěn)定。其主要缺點：1、容易產(chǎn)生電弧和電熱問題，因此要求碳刷與滑環(huán)接觸電阻非常小，滑環(huán)常采用電阻率非常低的材料制作而成。2、由于低壓滑環(huán)的高壓發(fā)生器是安裝在機座旋轉(zhuǎn)架上的，因此要求發(fā)生器的體積小、重量輕、功率大，一般普遍采用中高頻逆變技術(shù)，它是滑環(huán)技術(shù)的關(guān)鍵。由于低壓滑環(huán)對絕緣要求不高，而且安全、穩(wěn)定、可靠，因此被大多數(shù)CT廠家所采用。高壓滑環(huán)滑環(huán)部分傳遞的是X線高壓發(fā)生器的輸出電壓（120-140kV）。高壓發(fā)生器在機架外，其產(chǎn)生的高壓通過電纜傳輸?shù)交h(huán)，而后輸送給X線管。要求：成本高，銅環(huán)與碳刷之間傳遞的是高壓，技術(shù)要求高。高壓滑環(huán)是利用滑環(huán)技術(shù)將高壓電饋入機架內(nèi)以供給X線球管產(chǎn)生X射線。旋轉(zhuǎn)的高壓滑環(huán)安裝在充滿絕緣或惰性氣體的密閉室內(nèi)，高壓發(fā)生器產(chǎn)生120kV至140kV的電壓，經(jīng)滑環(huán)進入機座內(nèi)的旋轉(zhuǎn)架上。高壓滑環(huán)的優(yōu)點：可以使高壓發(fā)生器外置，一方面不增加旋轉(zhuǎn)機架的重量，也不必擔(dān)心滑環(huán)因觸點電流而引起的溫度升高問題，掃描的速度也比低壓滑環(huán)要快；另一方面，高壓發(fā)生器不受體積重量的限制，可使發(fā)生器功率做的很大。高壓滑環(huán)的缺點：容易引起機架的旋轉(zhuǎn)部件和靜止部件及接觸臂、電刷之間的高壓放電，由此引發(fā)高壓噪聲，影響數(shù)據(jù)采集而降低圖像質(zhì)量，同時安全性差。目前的螺旋CT很少采用高壓滑環(huán)技術(shù)。螺旋掃描方式的實現(xiàn)X線管探測器機架與檢查床控制臺與計算機軟件螺旋掃描參數(shù)螺距與層厚螺距：相鄰螺線圈沿螺線圈軸線方向（床移方向）的距離稱為螺距（pitch），螺距也等于X射線管旋轉(zhuǎn)一圈受檢體隨掃描床移動的距離。層厚：斷層的厚度。對于單層螺旋ＣＴ來說，層厚主要由準直器通道限定的Ｘ射線束寬度決定，也可理解為檢測器的寬度。當(dāng)螺距等于零時，相當(dāng)于傳統(tǒng)CT的掃描；當(dāng)螺距小于層厚或小于線束寬度時，相鄰螺旋圈有重疊，且用于重建的斷層也有重疊；當(dāng)螺距等于層厚或等于線束寬度時，相鄰的螺旋圈呈無重疊，但卻緊挨著，且用于重建的斷層也緊挨著；當(dāng)螺距大于層厚時，掃描覆蓋受檢體的范圍增大。螺距越小，掃描對受檢體覆蓋的越完全。螺距小、層厚薄可提高縱向分辨力，對檢出小病灶有利。168螺距(spiral/helicalpitch)

螺距的定義是：掃描旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)一周檢查床運行的距離與層厚或準直寬度的比值。該比值(pitch)是掃描旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)一周床運動的這段時間內(nèi)，運動和層面曝光的百分比。它是一個無量綱的量，根據(jù)IEC(InternationalElectrotechnicalCommission，IEC)說明，螺距的定義由下式表示：

螺距(p)=

TF/W

式中TF(tablefeed)是掃描旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)一周床運動的距離，單位為mm；W是層厚或射線束準直的寬度，單位也是mm。螺旋CT掃描螺距等于零時與非螺旋CT相同，通過病人的曝光層面在各投影角也相同。螺距等于0.5時，掃描層厚數(shù)據(jù)的獲取，一般采用掃描架兩周的旋轉(zhuǎn)及掃描；在螺距等于1.0時，層厚的數(shù)據(jù)采用掃描架旋轉(zhuǎn)一周的掃描；在螺距等于2.0時，層厚的數(shù)據(jù)只有掃描架旋轉(zhuǎn)半周的掃描。因此，增加螺距使探測器接收的射線量減少，并使圖像的質(zhì)量下降；反之，在同一掃描范圍的射線量增加，圖像質(zhì)量改善。在單層螺旋CT掃描中，床運行方向(Z軸)掃描的覆蓋率或圖像的縱向分辨力與螺距有關(guān)。不管是采用360°還是180°線性內(nèi)插方式，螺距增加使重建圖像的有效層厚增加，Z軸分辨力下降。如mA不變，單層螺旋CT掃描的噪聲與螺距無關(guān)；隨著螺距的增加，病人的劑量下降。同樣，如mAs設(shè)置相同，單層螺旋CT掃描的噪聲比非螺旋CT掃描高約15％。掃描層厚/準直寬度（collimation）射線束的寬度（準直器設(shè)置寬度）決定了單層螺旋掃描的層厚。在掃描中，一般都采用層厚和床距離/周相等，即螺距等于1。在臨床應(yīng)用中，螺距大小的選擇也常根據(jù)診斷的需要和被掃描的病變大小而定。單層螺旋掃描與非螺旋掃描層厚的概念略有不同。非螺旋CT掃描后，層厚的大小不能通過再次重建處理改變，即圖像的質(zhì)量屬性不變。單層螺旋CT掃描結(jié)果的層厚雖然也不能改變，但單層螺旋CT掃描可采用小于層厚的重建間距來回顧性重建圖像，并因此可改變再次重建后圖像的質(zhì)量屬性。床速（tablefeed）和重建間距或重建增量(reconstructioninterval,orincrement)床速是掃描時檢查床移動的速度，它與射線束寬度（準直寬度）有關(guān)。掃描時床移動的速度增加而射線束寬度設(shè)置不變，則螺距的比值增加，圖像的質(zhì)量下降。重建增量的定義是：被重建圖像長軸方向的間距。通過采用不同的重建增量，可確定被重建圖像的層面重疊的程度，另外，重建增量與被重建圖像的質(zhì)量有關(guān)，即重建間隔減小圖像的質(zhì)量改善。單層螺旋CT的圖像重建根據(jù)奧地利數(shù)學(xué)家Radon的二維圖像反投影重建原理，被重建的一幅二維圖像平面上的任意點，必須采用一周掃描全部角度的掃描數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的橫斷面非螺旋掃描方式滿足了上述要求。由于非螺旋掃描，X射線是以不同的方向通過病人獲取投影數(shù)據(jù)，并利用平面投影數(shù)據(jù)由計算機重建成像，因此非螺旋掃描每一層的投影數(shù)據(jù)是一個完整的圓形閉合環(huán)，而螺旋掃描每一層的圓形閉合環(huán)則有偏差。螺旋掃描是在檢查床移動中進行，覆蓋360度角的數(shù)據(jù)用常規(guī)方式重建會出現(xiàn)運動偽影。為了消除運動偽影，必須采用數(shù)據(jù)預(yù)處理后的圖像重建方法，從螺旋掃描數(shù)據(jù)中合成平面數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)預(yù)處理方法被稱為線性內(nèi)插法。線性內(nèi)插的含義是：螺旋掃描數(shù)據(jù)段的任意一點，可以采用相鄰兩點掃描數(shù)據(jù)通過插值，然后再采用非螺旋CT掃描的圖像重建方法，重建一幅螺旋掃描的平面圖像。目前最常用的數(shù)據(jù)內(nèi)插方式線性內(nèi)插（linearinterpolation,LI）方法有兩種。它們是360°線性內(nèi)插和180°線性內(nèi)插。360°線性內(nèi)插算法在螺旋掃描方法出現(xiàn)的早期被使用，它是采用360°掃描數(shù)據(jù)向外的兩點通過內(nèi)插形成一個平面數(shù)據(jù)。這種內(nèi)插方法的主要缺點是由于層厚敏感曲線（slicesensitivity

profile,SSP）增寬，使圖像的質(zhì)量有所下降。180°線性內(nèi)插是采用靠近重建平面的兩點掃描數(shù)據(jù)，通過內(nèi)插形成新的平面數(shù)據(jù)。180°線性內(nèi)插和360°線性內(nèi)插這兩種方法最大的區(qū)別是，180°線性內(nèi)插采用了第二個螺旋掃描的數(shù)據(jù)，并使第二個螺旋掃描數(shù)據(jù)偏移了180°的角，從而能夠靠近被重建的數(shù)據(jù)平面。這種方法能夠改善SSP，提高成像的分辨力，進而改善了重建圖像的質(zhì)量。螺旋CT掃描主要優(yōu)點與非螺旋CT掃描相比，單層螺旋CT掃描主要有以下優(yōu)點：整個器官或一個部位可在一次屏住呼吸下完成；由于沒有層與層之間的停頓，一次掃描檢查時間縮短；屏息情況下容積掃描，不會產(chǎn)生病灶的遺漏；病人運動偽影因掃描速度快而減少；可任意地、回顧性重建，無層間隔大小的約束和重建次數(shù)的限制；單位時間內(nèi)掃描速度提高，使對比劑的利用率提高；容積掃描，提高了多平面和三維成像圖像的質(zhì)量。單層螺旋CT掃描的主要缺點層厚敏感曲線增寬，使縱向分辨力下降；可出現(xiàn)部分容積效應(yīng)影響圖像質(zhì)量；另外對設(shè)備的要求較高，特別是能適應(yīng)長時間、高輸出量的掃描球管，以及球管的熱容量和冷卻率。多層螺旋CT多層螺旋CT，包括雙層、4層和4層以上的螺旋CT掃描機。多層CT在結(jié)構(gòu)上的最大變化是有多排檢測器和多個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。181多層螺旋CT掃描方式1998年推出多層螺旋CT(MSCT)提高了螺旋CT的性能。MSCT和SCT掃描方式相同。是X線管和檢測器圍繞人體做360o旋轉(zhuǎn)，受檢體向一個方向移動。不同的是MSCT的檢測器為多排，目前的排數(shù)從幾排到幾十排；而單層SCT的檢測器只有一排。

傳統(tǒng)CT機是X線管和檢測器圍繞人體旋轉(zhuǎn)一圈獲得一幅斷面圖像，MSCT機旋轉(zhuǎn)一圈則可以同時獲得2～n幅圖像。MSCT的線束寬度在Z軸方向從1cm左右增加到十幾厘米，今后將會更寬，屬于錐形線束CT（conebeamCT）的范疇。

掃描方式單層旋轉(zhuǎn)一周一幅圖像多層旋轉(zhuǎn)一周多幅圖像X-Raycollimation

X-rayTubeZaxis單層螺旋CT2.5mm2.5mm2.5mm2.5mmX-Raycollimation

X-rayTubeZaxis4層螺旋CT多層螺旋CT探測器檢測器的排列方式在目前有兩種類型，一種是各排檢測器的寬度均等的等寬型對稱排列，另一種是各排檢測器的寬度不均等的非等寬型對稱排列。各排檢測器通常是排列弧形狀。在進行掃描采集數(shù)據(jù)時，各排檢測器是以一定組合方式接收信號。檢測器的組合方式由檢測器后邊的電子開關(guān)控制，然后再將信號傳遞給具有多個通道的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）。18824mm28.8mm16層CT與64層CT的探測器陣列寬度非等寬型探測器：在寬層厚時由于探測器的數(shù)量少，其相應(yīng)的探測器的間隔減少，量子吸收效率較高，減少X