CT的基本原理

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1、CT 的基本原理CT 机的工作原理CT机扫描部分主要由X线管和不同数目的控测器组成，用来收集信息。X线 束对所选择的层面进行扫描，其强度因和不同密度的组织相互作用而产生相应的 吸收和衰减。探测器将收集到X线信号转变为电信号，经模/数转换器(A/D con verter)转换成数字，输入计算机储存和处理，从而得到该层面各单位容积 的CT值(CT number)，并排列成数字矩阵(Digital matrix)(图72)。这 些数字可储存于硬磁盘(Hard disk)、软磁盘(Floppy)和磁带(Magnetic tape,MT )中，也可用打印机印用。数字矩阵经数/模(D/A)转换器在监视器

2、上转为图像，即为该层的横断图像。图像可用多幅照相机摄于胶片上，供读片、 存档和会诊用。CT的基本原理与普通的X线横断层原理相似。但由于通过电子计算机排除了散 射线和重叠影像干扰，并借助人体组织 X 线吸收系数矩阵可作不定量分析，解 决了密度分辨率的问题。基本质是一种 X 线断层图像，借助于电子计算机来进 行成像和数据处理。 CT 扫描机装置主要包括扫描装置、信号转换和贮存、电子 计算机、记录、显示和控制等部分。扫描装置包括 X 线球管和探测器，常用的 探测器有碘化钠晶体、锗酸铋和氙气等，两者相对固定在一个同步移动和旋转的 框架上，以窄的笔形X线束进行扫描。目前CT已由第一代发展到第四代，探测

3、器600720个全周固定，X线球管绕层面旋转3600,目前的为提高图像质量， 扫描时间15秒。可视光医学教.育网搜集整理线光电倍增系数放大，经模数转 换器转成数字，送入电子计算机处理，得出该层面各单元的吸收系统，以矩阵数 码形式输出，再经数模转换器变成图像信号，由显示显出，并可摄影记录。如颅内各种病变，采用颅脑CT扫描，由于其组织密度不同，对X线吸收高 于脑实质则表现为增白高密度阴影，如钙化、出血、肿瘤等。对 X 线吸收低于 脑实质表现为黑色低密度阴影，如坏死、水肿、囊肿、脓肿、肿瘤等。还有病变 对X线吸收和脑实质相似的，则表现密度相同。为了提高CT扫描的分辨率，可 给病人静脉注射含碘造影剂（

4、成人可给泛影葡胺100毫升），增加病 变组织和正 常组织间的密度相比，提高诊断率。 CT 对颅内肿瘤的诊断价值较高，肿瘤的占 位改变，可显医学教.育网搜集整理示肿瘤的位置与形态，及内部出血、钙化、 囊液及脂质等变化。对脑外伤或其他原因出血形成的血肿， CT 扫描常能发现， 并可观察血肿的位置，形态和演变过程。（即新鲜血液、凝血块或血肿液化分解 等）。对脑血管梗塞后出现的脑水肿，软化显示低密度阴影；在梗塞 4周内，梗 塞区有密度不均匀增高；2个月后CT扫描梗塞区仅表现为低密度阴影，伴局部 脑室扩大。其他如脑萎缩、脑积水和脑发育异常， CT 扫描可显示脑池、脑室和 脑实质的异常情况。脑脓肿可显示低

5、度密度脓肿范围，脓肿包膜的可被造影剂强 化，呈环状高密度阻影。CT扫描（也称CAT扫描）将传统的X光成像技术提高到了一个新的水平。与 仅仅显示骨胳和器官的轮廓不同，CT扫描可以构建完整的人体内部三维计算机 模型。医生们甚至可以一小片一小片地检查患者的身体，以便精确定位特定的区 域。在本篇博闻网文章中，我们将了解CT扫描的基本概念。尽管CT扫描中应用到 的计算机技术非常先进，CT 扫描的工作原理其基本概念还是非常简单的。应用于计算机轴向断层扫描（CAT）中的扫描仪可产生X光，这是一种强大的电 磁能。X光的光子与普通可见光的光子基本相同，但是它们携带的能量更多。这 种较高的能量水平可以使X光直接穿

6、过人体大多数的软组织（请参阅X光浅说 以了解X光穿透软组织的原理，以及X光机是如何产生X光光子的）。常规的X光成像技术利用的是光影原理。从人体一侧照射“光线”，此时，人体 另一侧的胶片可记录骨骼的轮廓。阴影只能反映物体轮廓的一部分。想象一下，您站在一堵墙的前面，右手拿一个 菠萝，放在胸前；左手伸出，拿一个香蕉。您的朋友只看墙，不看您。如果您面 前有一盏灯，您的朋友就只能在墙上看到您拿着香蕉的轮廓，而看不到菠萝 身体的影子挡住了菠萝。如果灯在左边，您的朋友就只能看到菠萝的轮廓，而看 不到香蕉。同样的现象也会在常规X光成像技术中出现。如果一块较大的骨骼恰好位于X 光机和一块较小的骨骼中间，大骨骼的

7、图像将会盖掉小骨骼。为了看清这块较小 的骨骼，必须转动身体或移动X光机。同样，为了看清您同时拿着菠萝和香蕉，您的朋友必须从两个方向观察您的影子， 以获得完整的意象。这就是计算机化轴向断层扫描的基本概念。在CT扫描仪中， X光束围绕着患者的身体进行运动，从数百个角度进行扫描。计算机负责收集所 有信息，并将这些信息合成为人体三维图像。CT扫描仪看起来像是一个竖立的大圆圈饼。患者躺在一个平台上，随平台慢慢 通过一个洞，进入仪器中。X射线管安装在洞边缘一个可移动的圆环上。在圆环 与X射线管相对的位置上安装了一列X射线探测器。电机驱动圆环进行转动，使X射线管和X射线探测器围绕躯体进行旋转。每一 次完整的

8、旋转都可扫描出人体上一个狭窄的水平“断层”。控制系统将平台向洞里 推进一些，扫描下一个断层。美国国防部供图放射医学技术人员常常在另一个隔开的房间内对CT仪器进行操作，以免反复暴露在辐射下。美国国家航空航天局供图 肝脏断层扫描图通过这种方式，机器以螺旋式的运动路线记录X光断层的信息。计算机可调整X 光的强度，以最适合的功率对每种类型的组织进行扫描。患者完全通过仪器后， 计算机将所有的扫描信息进行整合，形成一个详细的人体影像。当然，通常情况 下不需要对整个身体进行扫描。更多的时候，医生 会选择一小部分进行扫描。由于CT扫描仪是全角度地对人体逐个断层依次进 行扫描，它所收集的信息比传统X光扫描要全面

9、 得多。如今，医生们将CT扫描仪用于各种疾病的 诊断和治疗，包括头部创伤、癌症和骨质疏松症。 在现代医学中，它们的价值不可估量。有关CT扫描仪和其他医学扫描仪的更多信息，请 查看下一页上的链接。rowerFioduct AYAiUbi/*ty id DtiHjn OttcJaunei Pi )nUmt trfoc.lt diaf am dtpcted atxivc and tfie ttevkct rvcximnlod mc dcUQied iamvud t refereoce. PkM contxt 怦” focal flor dhblbutcx hx如Ign a)ctf*roceior 口

10、 MKXUAC jCichi COOttMiiCT 的工作程序是这样的：它根据人体不同组织对 X 线的吸收与透过率的不同， 应用灵敏度极高的仪器对人体进行测量，然后将测量所获取的数据输入电子计算 机，电子计算机对数据进行处理后，就可摄下人体被检查部位的断面或立体的图 像，发现体内任何部位的细小病变。自从 X 射线发现后，医学上就开始用它来 探测人体疾病。但是，由于人体内有些器官对 X 线的吸收差别极小，因此 X 射 线对那些前后重叠的组织的病变就难以发现。于是，美国与英国的科学家开始了 寻找一种新的东西来弥补用 X 线技术检查人体病变的不足。1963 年，美国物理 学家科马克发现人体不同的组织

11、对 X 线的透过率有所不同，在研究中还得出了 一些有关的计算公式，这些公式为后来 CT 的应用奠定了理论基础。1967 年，英 国电子工程师亨斯费尔德在并不知道科马克研究成果的情况下，也开始了研制一 种新技术的工作。他首先研究了模式的识别，然后制作了一台能加强 X 射线放 射源的简单的扫描装置，即后来的CT,用于对人的头部进行实验性扫描测量。 后来，他又用这种装置去测量全身，获得了同样的效果。1971 年 9 月，亨斯费 尔德又与一位神经放射学家合作，在伦敦郊外一家医院安装了他设计制造的这种 装置，开始了头部检查。 10 月 4 日，医院用它检查了第一个病人。患者在完全 清醒的情况下朝天仰卧，

12、 X 线管装在患者的上方，绕检查部位转动，同时在患者 下方装一计数器，使人体各部位对 X 线吸收的多少反映在计数器上，再经过电 子计算机的处理，使人体各部位的图像从荧屏上显示出来。这次试验非常成功。 1972 年 4 月，亨斯费尔德在英国放射学年会上首次公布了这一结果，正式宣告 了 CT 的诞生。这一消息引起科技界的极大震动， CT 的研制成功被誉为自伦琴 发现 X 射线以后，放射诊断学上最重要的成就。因此，亨斯费尔德和科马克共 同获取 1979 年诺贝尔生理学和医学奖。而今， CT 已广泛运用于医疗诊断上。PET-CT 是将 PET （功能代谢显像）、 CT （解剖结构显像）两个已经相当成

13、熟的技术相融合，实现了 PET 、 CT 图像的同机融合。使 PET 的功能显像与 螺旋 CT 的精细结构显像两种最高档显像技术的优点融于一体，形成优势互补， 一次成像即可以获得 PET 图像，又可以获得相应部位的 CT 图像，既可准确地 对病灶进行定性，又能准确定位，其诊断性能及临床实用价值更高。是当今最完 美、最高档次的医学影像技术，被称之为近 20 年来在肿瘤诊断领域最重要的发 展。举个例子来说， PET-CT 所产生的影像就像是电视气象预报中所显示的 卫星云图与地图相结合一样。 PET 图像可清晰显示癌症病灶，就像气象云图显 示不同的降雨量；而 CT 所显示的精确解剖影像就像地图。告诉

14、医师癌症病灶 的准确位置及病灶与周围组织结构的比邻关系。 PET 与 CT 有机结合而成的 PET-CT 精确的将 PET 显示的癌症病灶及 CT 显示的病灶经确位置及病灶与 周围组织结构的比邻关系融合在一张影像资料中，最大限度满足临床各种精确治 疗的需要。就如同电视气象预报中的卫星云图与地图相结合，准确获得不同领域 的天气状况或降雨量。CT的基本原理与普通的X线横断层原理相似。但由于通过电子计算机排除了散 射线和重叠影像干扰，并借助人体组织 X 线吸收系数矩阵可作不定量分析，解 决了密度分辨率的问题。基本质是一种 X 线断层图像，借助于电子计算机来进 行成像和数据处理。 CT 扫描机装置主要

15、包括扫描装置、信号转换和贮存、电子 计算机、记录、显示和控制等部分。扫描装置包括 X 线球管和探测器，常用的 探测器有碘化钠晶体、锗酸铋和氙气等，两者相对固定在一个同步移动和旋转的 框架上，以窄的笔形X线束进行扫描。目前CT已由第一代发展到第四代，探测 器600720个全周固定，X线球管绕层面旋转3600,目前的为提高图像质量， 扫描时间15秒。可视光线光电倍增系数放大，经模数转换器转成数字，送入 电子计算机处理，得出该层面各单元的吸收系统，以矩阵数码形式输出，再经数 模转换器变成图像信号，由显示显出，并可摄影记录。如颅内各种病变，采用颅脑CT扫描，由于其组织密度不同，对X线吸收高 于脑实质则表现为增白高密度阴影，如钙化、出血、肿瘤等。对 X 线吸收低于 脑实质表现为黑色低密度阴影，如坏死、水肿、囊肿、脓肿、肿瘤等。还有病变 对X线吸收和脑实质相似的，则表现密度相同。为了提高CT扫描的分辨率，可 给病人静脉注射含碘造影剂（成人可给泛影葡胺100毫升），增加病 变组织和正 常组织间的密度相比，提高诊断率。CT对颅内肿瘤的诊断价值较高，肿瘤的占 位改变，可显示肿瘤的位置与形态，及内部出血、钙化、囊液及脂质等变化。对 脑外伤或其他原因出血形成的血肿，CT扫描常能发现，并可观察血肿的位置， 形态和演变过程。（即新鲜血液、凝血块或血肿