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    CT機的基本構造及工作原理

    計算斷層攝影(ct)診斷

    計算斷層攝影(computed tomography),簡稱ct,是電子計算機和x線相結合,應用到醫學領域的重大突破,它使傳統的x線診斷技術進入了計算機處理、電檢視像顯示的新時代。因此ct發明者hounsfield榮獲了諾貝爾醫學獎。

    1971年第一臺ct製成,僅應用於顱腦檢查,效果良好。1974年製成全身ct,檢查擴大到胸、腹、脊柱及四肢。ct顯示橫斷影象,避免重疊;密度解析度高,影象清晰;方法簡便、迅速、無創傷、無痛苦、無危險。所以得到廣泛應用,促進了醫學影像學的發展。

    ct機基本結構和工作原理

    一、ct機的基本結構

    包括掃描部分、計算機系統,影象顯示與記錄系統和中央控制檯。

    二、ct 機的工作原理

    ct機掃描部分主要由x線管和不同數目的控測器組成,用來收集資訊。x線束對所選擇的層面進行掃描,其強度因和不同密度的組織相互作用而產生相應的吸收和衰減。探測器將收集到x線訊號轉變為電訊號,經模/數轉換器(a/d converter)轉換成數字,輸入計算機儲存和處理,從而得到該層面各單位容積的ct值(ct number),並排列成數字矩陣(digital matrix)這些數字可儲存於硬磁碟(hard disk)、軟磁碟(floppy)和磁帶(magnetic tape,mt)中,也可用印表機印用。數字矩陣經數/模(d/a)轉換器在監視器上轉為影象,即為該層的橫斷影象。影象可用多幅照相機攝於膠片上,供讀片、存檔和會診用。

    三、ct機的發展和型別

    ct機按其適用範圍分為頭顱ct機和全身ct機。ct機的發展常用代(generation)來表示。

    第一代ct機採取旋轉/平移方式(rotate/translate mode)進行掃描和收集資訊。首先x線管和相對應的探測器作第一次同步平行移動。然後,環繞患者旋轉1度並準備第二次掃描。週而復始,直到在180度範圍內完成全部資料採集。由於採用筆形x線束和只有1-2個探測器,所採資料少,因而每掃一層所需時間長,影象質量差。

    第二代ct機是在第一代ct的基礎上發展而來。x線束改為扇形,探測器增多至30個,擴大了掃描範圍,增多了採集的資料。因此,旋轉角度由1o增至23o,縮短了掃描時間,影象質量有所提高,但仍不能完全避免患者生理運動所引起的偽影(artifact)

    第三代ct機的主要特點是控測器激增至300-800個,並與相對的x線管只作旋轉運動(rotate/rotate mode)。因此,能收集較多的資料,掃描時間在5s以內,使偽影大為減少,影象質量明顯提高。

    第四代ct機的特點是控測器進一步增加,高達1000-2400個並環狀排列而固定不動,只有x線管圍繞患者旋轉,即旋轉/固定式(rotate/stationary mode)。它和第三代機的掃描切層都薄,掃描速度都快,影象質量都高。

    第五代ct特點是掃描時間縮短到50ms,因而解決了心臟掃描。其中主要結構是一個電子槍,所產生的電子束(electron beam)射向一個環形鎢靶,環形排列的探測器收集資訊。

    四、ct影象

    ct影象由某一定數目的由黑到白不同灰度的小方塊組成,每一方格為影象的最小單位稱為畫素(pixel)

    ct值是以數值來說明組織影像密度的高低,但不是絕對值。而是以水為標準,其他組織與水比較的相對值。現用亨氏單位(h),即以水的ct值為oh,空氣為-1000h,骨為+1000h 的2000個等級。人體各種組織均包括在2000個等級之內。

    一般x線照片的黑片對比度是固定的,但ct機監視器的黑白即灰度可以透過調節窗位(window level)和窗寬(window width)而改變。窗位是指影象顯示所指的ct值範圍的中心。例如觀察腦組織常用窗位為+35h,而觀察骨質則用+300-+600h。窗寬指顯示影象的ct值範圍。例如觀察腦的窗寬用100,觀察骨的窗寬用1000。這樣,同一層面的影象資料,透過調節窗位和窗寬,便可分別得到適於顯示腦組織與骨質的兩種密度影象。使用窄窗寬,有利於發現與鄰近正常組織密度差別小的病灶。

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