X射線管原理與影像設(shè)備

1、X射線管原理與影像設(shè)備第一章 X線的發(fā)現(xiàn)、產(chǎn)生和特性第一節(jié)、X線的發(fā)現(xiàn) X線是德國物理學(xué)家倫琴在1895年11月8日發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)時，他在暗室內(nèi)用高壓電流通過低壓氣體的克魯克斯管作陰極射線的研究，偶然發(fā)現(xiàn)克魯克斯管附近的一塊表面涂有鉑氰化鋇結(jié)晶的紙板上發(fā)生熒光。進(jìn)一步研究證明，熒光是由高電壓電流通過克魯克斯管時產(chǎn)生的一種看不見的新射線所引起。這種射線能穿透普通光線所不能穿透的紙板，并能作用于熒光屏而產(chǎn)生熒光。進(jìn)一步實驗，發(fā)現(xiàn)這種射線也能透過木板，即使一本厚書，也能透過而使熒光屏發(fā)亮。對重金屬如銅、鐵、鉛等則不易透過。當(dāng)倫琴將手放在管和熒光屏之間時，在熒屏上看到肌肉透亮，而骨胳則為黑影。他還發(fā)現(xiàn)這種

2、新的射線具有攝影作用，可把手在照相玻璃板上攝成照片。倫琴將他的發(fā)現(xiàn)于1896年1月23日正式公布于世，由于不明了這種射線的性質(zhì)，所以倫琴把這種射線稱為X線，科學(xué)界又稱之為倫琴線。X線的偉大發(fā)現(xiàn)，無論是在近代科學(xué)理論上或在應(yīng)用技術(shù)上，特別是對醫(yī)學(xué)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的不斷創(chuàng)新和突破都有十分重大的意義。 第二節(jié)、X線的產(chǎn)生    X線是由高速運行的電子群撞擊物質(zhì)突然被阻時產(chǎn)生的。因此，它的產(chǎn)生，必須具備以下3個條件；自由活動的電子群；電子群以高速運行；電子群在高速運行時突然受阻。 X線機(jī)的類型雖不同，但基本構(gòu)造不外X線管、變壓器和控制器三部分。 1X線管 近代X線管是熱陰極真空

3、管，大多數(shù)采用的是真空二極管結(jié)構(gòu)，在特殊的用途下也有三極管X射線管，由于構(gòu)造復(fù)雜，輔助裝置多，球管功率小，這種球管現(xiàn)在多用于分析儀器中。普通醫(yī)學(xué)方面式用的X射線管，陰極是鎢制燈絲，陽極為鎢靶。以低電壓電流(612伏)，通過陰極燈絲，燈絲發(fā)熱而產(chǎn)生電子群。陽極的鎢靶用以阻擋快速運行的電子群。在X線管的兩極加以高電壓(40一150kv，一般為40一90kv)，則電子群以高違從陰極向陽極運行，撞擊鎢靶突然受阻，而產(chǎn)生X線和大量的熱能。鎢原子序數(shù)和原子量高，具有高度放射X線性能，且可容大量的熱能(融點為3400)。鎢靶嵌在銅制陽極體上，使熱能更快散失，因為銅的熱傳導(dǎo)率很高。 2變壓器 變壓器主要由一個

4、鐵心，一個初級線圈和一個次級線圈所構(gòu)成。當(dāng)交流電向初級線圈輸入時，則次級線圈輸出的電壓可按照兩個線圈的比例升高或降低。在X線機(jī)中，以高壓變壓器供應(yīng)高壓電于X線管兩極，并以降壓變壓器即燈絲變壓器，供應(yīng)低壓電流于陰極燈絲。 3控制器 使用X線機(jī)時，必須有一定的控制裝置方能調(diào)節(jié)所需要的各種技術(shù)條件?？刂破鲀?nèi)裝有許多電鈕、電表、電阻和自偶變壓器，主要用以調(diào)節(jié)通過X線管兩極的電壓和通過陰極燈絲的電流，分別控制X線的質(zhì)和量?？刂破鲀?nèi)還裝有調(diào)節(jié)曝光時間的計時器。X線的質(zhì)決定于電子運行的速度及其撞擊鎢靶后動能所耗損的程度。改變高壓變壓器的電壓，即可調(diào)節(jié)電子運行的速度。電壓越高，電子的運行速度越快，動能消耗越多

5、。則由X線管發(fā)射的X線波長越短，穿透力也越強(qiáng)。通過X線管的電壓很高，以kv計。X線的量則取決于通過X線管的電流大小，亦即撞擊在鎢靶上的電子數(shù)量。改變燈絲的熱度，即可調(diào)節(jié)電子發(fā)生的數(shù)量(燈絲的熱能是由燈絲加熱變壓器的電流所供應(yīng))。電流越大，則燈絲越熱，電子越多，撞擊在鎢靶上的電子數(shù)量也越多。通過X線管的電流很小，以毫安計。在X線管、變壓器和控制臺之間以電纜相連。X線機(jī)主要部件及線路見圖（111）。圖111第三節(jié)、X線的特性 X射線的本質(zhì) 1912年德國物理學(xué)家勞厄(MVLaue)等根據(jù)理論預(yù)見到，并用實驗證實了X射線與晶體相遇時能發(fā)生干涉(即衍射)現(xiàn)象，證明了X射線具有電磁波的性質(zhì)，成為X射線衍

6、射學(xué)的第一個里程碑。 X射線和可見光及其他基本粒子(如電子、中子、質(zhì)子等)一樣，同時具有微粒及波動二重性。由于X射線的波長較短，X光子能量也相對地高，因此它的微粒特性也比較明顯。由于X射線是一種電磁波它與無線電波、可見光和射線等其他各種高能射線無本質(zhì)上的區(qū)別，只是波長不同而已。作為電磁波的一種，X射線具有它的一般屬性。具有單色的X射線沿X軸方向傳播，在垂直于被傳播方向的平面內(nèi)存在著互相垂直的電場強(qiáng)度E和磁場強(qiáng)度H。二者在空間和時間上作周期變化(見圖11)。如果，研究的是一平面偏振的波(Plane Polariged wave)，即E只延xoz平面?zhèn)鞑?，那么E隨距離x和時間t的周期變化可表示為X

7、線是波長很短的電磁波，以光的速度沿直線前進(jìn)，其波長范圍為0.000650nm。目前X線診斷常用的X線波長范圍為0.008-0.0031nm。(相當(dāng)于40150kv)，在電磁輻射譜中，居射線與紫外線之間，比可見光的波長要短得多，肉眼看不見。圖1-2 表示了X線在整個光譜種的位置。 除上述一般物理性質(zhì)外，X線還具有以下幾方面與X線成像相關(guān)的特性： 1穿透性 X線波長很短，具有很強(qiáng)的穿透力，能穿透一般可見光不能穿透的各種不同密度的物質(zhì)，并在穿透過程中受到一定程度的吸收。X線的穿透力與X線管電壓密切相關(guān)，電壓愈高，所產(chǎn)生的X線的波長愈短，穿透力也愈強(qiáng)。反之，電壓低，所產(chǎn)生的X線波長長，其穿透力也較弱。

8、另一方面，X線的穿透力還與被照體的密度和厚度相關(guān)。X線穿透性是X線成像的基礎(chǔ)。 2熒光效應(yīng) X線能激發(fā)熒光物質(zhì)(如硫化鋅鎘及鎢酸鈣等)，使產(chǎn)生肉眼可見的熒光。即X線作用于熒光物質(zhì)，使波長短的X線轉(zhuǎn)換成波長較長的熒光，這種轉(zhuǎn)換叫做熒光效應(yīng)。這個特性是進(jìn)行透視檢查的基礎(chǔ)。 3攝影效應(yīng) 涂有溴化銀的膠片經(jīng)X線照射后，可以感光，產(chǎn)生潛影，經(jīng)顯、定影處理，感光的溴化銀離子(Ag+)，被還原成金屬銀(Ag)，并沉淀于膠片的膠膜內(nèi)。此金屑銀的微粒，在膠片上呈黑色。而未感光的溴化銀在定影及沖洗過程中，從X線膠片上被洗掉，因而顯出膠片片基的透明本色。依金屬銀沉淀的多少，便產(chǎn)生了黑和白的影像。所以，攝影效應(yīng)是X線

9、攝影的基礎(chǔ)。 4電離效應(yīng) 當(dāng)X線通過任何物質(zhì)而被吸收時，都特產(chǎn)生電離作用，使組成物質(zhì)的分子分解成為正負(fù)離子。X線通過空氣時，可使空氣產(chǎn)生正負(fù)離子而成為導(dǎo)電體。因為空氣的電離程度，即其所產(chǎn)生的正負(fù)離子量同空氣所吸收的X線量成正比，所以可以利用測量電離的程度來計算X線的量。X線射過機(jī)體而被吸收時，就同體內(nèi)物質(zhì)產(chǎn)生相互作用，由屬于物理性質(zhì)的電離作用開始，隨即在體液和細(xì)胞內(nèi)引起一系列的化學(xué)作用，終于使機(jī)體和細(xì)胞產(chǎn)生生理和生物方面的改變。X線對機(jī)體細(xì)胞組織的生物效應(yīng)主要是損害作用，其損害的程度依吸收X線量的大小而定。微量或少量的X線可以對機(jī)體不產(chǎn)生明顯的影響；超過一定的劑量將引起明顯的改變，但仍然可以恢

10、復(fù)；大量或過量的X線則導(dǎo)致嚴(yán)重的不可恢復(fù)的損害。X線對機(jī)體的生物效應(yīng)是用以作放射治療的基本原理。同時X線的生物效應(yīng)也指導(dǎo)X線檢查和治療的防護(hù)措施。X線光譜第四節(jié) X光球管的發(fā)展和構(gòu)造X光球管的誕生到現(xiàn)在已一百多年了，X光已經(jīng)應(yīng)用到人們社會生活的各個領(lǐng)域，無論從工業(yè)探傷，化學(xué)分析，珠寶鑒定，機(jī)場鐵路的旅客安檢，還是到醫(yī)療方面的X光檢查，拍片，以及從70年代初發(fā)明的CT掃描裝置都離不開X光球管，從X光球管的工作原理上一直都沒有變化，依照電子束轟擊重金屬可以產(chǎn)生X光的這一原理，根據(jù)用途的不同生產(chǎn)出各種不同的X光球管，小到幾個厘米，大到幾十公斤，工作電流從小到零點幾毫安大到1000毫安以上，X光球管從

11、種類及工藝，壽命各方面都得到了極大的發(fā)展。最早的X光球管一、 早期的球管  最開始發(fā)現(xiàn)X光的球管是冷陰極球管，他的工作原理是，在放電管放電路徑中加入一個電極，陽極，并在這個陽極上加上一個電壓，在放電管放電的時候就有X線產(chǎn)生，這個插入的電極是由重金屬制造，可以是鉬，鎢，鎳，鈷等重金屬。由于冷陰極球管只是有X線產(chǎn)生，其X射線量是極其微弱的，只有在做出了真空二極管形式的X射線管后，X射線才得到廣泛得應(yīng)用。X線球管的工作電壓主要是由球管陽極靶面的材料決定的，每一種物質(zhì)都有一個固有的激發(fā)電壓，當(dāng)管電壓比球管陽極材料的激發(fā)電壓高3一5倍時，電子撞擊陽極時所產(chǎn)生的X光強(qiáng)度最大。因此，X射線管的工作

12、電壓約為陽極物質(zhì)激發(fā)電壓的35倍為最適宜。表1-1 列出了制造X射線管各種靶面材料一些特性二、 常用球管介紹1. 固定陽極球管：在小型X光機(jī)及工業(yè)X光機(jī)中所使用的X光球管基本都屬于這一類，封裝方式以玻殼管為多，也有少部分的金屬殼管，它的特點是陽極是固定的，結(jié)構(gòu)簡單制造成本低，缺點是功率小，射線量小只能用于小型X光機(jī)及一些工業(yè)X光機(jī)，圖 1-1中球管是X射線衍射儀中的X球管。要求球管工作電流大的CT機(jī)則不能采用這種球管。 固定陽極球管是由燈絲（陰極見圖1-2），重金屬制成的陽極靶和一個抽成真空的玻殼組成，也有部分金屬殼球管，這一類球管在銷售及運輸當(dāng)中有很大一部分都沒有外管套，由于管芯玻殼很薄，以

13、及管芯的金屬引出線與玻璃之間由于材料的不同，膨脹系數(shù)的差別也會出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，為了防止球管的失效，這一類球管大部分都有一個球管專用的運輸油箱，管芯在油中運輸和保存，這樣才能使球管的保存時間延長。 圖 1-1 X射線衍射儀中的X線球管圖1-2 X線球管陰極上的燈絲與燈絲罩 2旋轉(zhuǎn)陽極球管   旋轉(zhuǎn)陽極球管是在大功率X光機(jī)出現(xiàn)以后出現(xiàn)的一種高性能的球管，這種球管能在小的焦點下使用更大的電流進(jìn)行工作，從金屬散熱的角度分析，任何金屬對熱的傳導(dǎo)都有熱阻，球管在小焦點大電流工作的情況下，在陽極靶面會產(chǎn)生高溫，如果電子束固定在一個位置不斷的轟擊，靶面很快就會熔化，如果我們讓靶面活動起來，是電子束不斷

14、的變換轟擊位置，就可以是球管在更大的電流下工作，是靶面受到電子束轟擊的位置產(chǎn)生的熱量有足夠的時間向金屬內(nèi)部傳導(dǎo)，靶面就不會出現(xiàn)熔化問題。需要說明的是，X線球管的陽極工作在真空中，散熱條件很差，現(xiàn)在大功率球管在曝光時的功率可以達(dá)到60千瓦以上，其中99.5%的功率變成了熱，只有0.5%的功率轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線，所有的熱都會留在陽極上，散熱對旋轉(zhuǎn)陽極球管來說尤其重要。 （一）. 旋轉(zhuǎn)陽極的轉(zhuǎn)速，目前的球管旋轉(zhuǎn)陽極轉(zhuǎn)速都在3000轉(zhuǎn)以上，高速旋轉(zhuǎn)陽極球管可達(dá)到7200轉(zhuǎn)，超高速的球管目前可達(dá)到1萬轉(zhuǎn)以上，球管陽極的轉(zhuǎn)速是根據(jù)球管的焦點電流密度設(shè)計的，同樣管電流的球管，焦點越小，要求球管旋轉(zhuǎn)陽極的轉(zhuǎn)速越高。

15、對于應(yīng)用來說，球管的焦點越小，性能越好，這是因為焦點越小，所投射的半影也越小，所得到的圖像也越清析，但球管的制造難度也越大。（二）.旋轉(zhuǎn)陽極球管的結(jié)構(gòu)與固定陽極球管的結(jié)構(gòu)差別主要是在陽極上，旋轉(zhuǎn)陽極是一個帶軸的圓盤，根據(jù)不同的用途選用不同的靶面材料，如乳腺X光機(jī)球管一般采用鉬靶，CT機(jī)球管采用的是鎢靶，為了提高整體的散熱能力，靶面材料被鑲嵌在銅制的盤座上，整個靶通過軸承固定在管芯支架上，旋轉(zhuǎn)陽極使整個球管技術(shù)含量最高的部分。（1）.要求靶面金屬必須與靶基材料結(jié)合非常良好，在兩種金屬的結(jié)合部不允許有空腔和氣泡，這是因為成品的球管里面是高真空，球管里面的任何封閉的空腔與氣泡都會殘留氣體，這些殘留的

16、氣體會在球管工作中高溫與震動的作用下，逐步的釋放出來，造成真空度下降，使球管打火，造成球管提前報廢。（2）.要求球管靶面的材料必須是高純度，靶面材料的純度越高，所發(fā)出的X線頻譜越窄，雜波X線越少，球管的品質(zhì)越高。（3）.旋轉(zhuǎn)陽極必須做嚴(yán)格的動平衡校正，動平衡的不良會使球管陽極在轉(zhuǎn)動時噪聲加大，降低球管的使用壽命，同時也會使輸出的X線減少。（4）.旋轉(zhuǎn)陽極的軸承工作在真空高溫狀態(tài)下，工作時的溫度在二百度以上，動平衡要求嚴(yán)格，精度要求很高，旋轉(zhuǎn)陽極的軸承目前只有德國生產(chǎn)。（5）.球管是一個真空電子管，在很高的工作電壓下工作，對球管內(nèi)的真空要求很高，這就要求球管內(nèi)的所有部件在球管封裝前，必須作嚴(yán)格的

17、脫氧及除氣處理，這樣才能保證成品球管的真空度。    陽極的旋轉(zhuǎn)是靠加在管芯外面電機(jī)定子線圈產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場進(jìn)行驅(qū)動，所說的旋轉(zhuǎn)陽極的軸，實際上是一個磁滯式電動機(jī)的轉(zhuǎn)子，只不過它是被密封在真空里。旋轉(zhuǎn)陽極的功能是在電子束流的轟擊下產(chǎn)生X射線。陽極在電子束流的轟擊下，在陽極的表面會留下電子束轟擊的軌跡，陽極在旋轉(zhuǎn)方面的任何故障，都會造成陽極表面的損傷，陽極表面金屬的熔化會產(chǎn)生金屬蒸汽，從而破壞球管內(nèi)的真空，造成球管的內(nèi)部打火，使球管報廢。（三）.旋轉(zhuǎn)陽極球管的陰極是一個直熱式真空管的陰極，它的燈絲由鎢制成，旁邊加有控制電子射線角度和方向的束流罩，用它來控制球管焦點的大

18、小，雙焦點的球管有兩組這樣的燈絲陰極。陰極的功能是產(chǎn)生電子束流來轟擊陰極。陰極的燈絲是在高溫下工作的，長期的工作會使燈絲的金屬揮發(fā)，在電子束發(fā)射的過程中也會有部分的燈絲金屬離子隨著電子束流被發(fā)射到陽極上面，因為陰極電流是從燈絲上發(fā)射出去的，陰極電流在流過燈絲時也會使燈絲的溫度提高，燈絲溫度的提高會使陰極電流進(jìn)一步的提高，根據(jù)這一特性，一般在設(shè)計直熱式陰極燈絲時，其燈絲電流必須比陰極發(fā)射電流大十倍以上，這樣才能使球管工作穩(wěn)定。長時間工作后燈絲會不斷的變細(xì)，燈絲電流會不斷的減小，而從燈絲上蒸發(fā)出來的金屬氣體，也會使球管真空度下降，出現(xiàn)打火故障，無論是陽極還是陰極蒸發(fā)出來的金屬氣體，都會像水蒸氣一樣

19、在球管較冷玻殼上的凝聚，使球管的玻殼像用久了的電燈泡一樣變成黑色。（四）.球管的冷卻系統(tǒng) 現(xiàn)在生產(chǎn)的CT機(jī)及X光機(jī)球管一般都加有油循環(huán)冷卻系統(tǒng)，油循環(huán)冷卻系統(tǒng)的冷卻形式有以下幾種：（1）.分離式冷卻式：這一類球管自身不配有油泵和散熱器等附屬部件，這些循環(huán)冷卻部件是作為機(jī)器部件固定在機(jī)器上，如DI1750等球管。這一類球管的優(yōu)點是由于沒有外加的冷卻系統(tǒng)，球管的包裝運輸比較方便，球管包裝小。缺點是在更換這一類球管時，球管以外的冷卻部分的絕緣油不能與球管一同更換，必須進(jìn)行另外的更換，在現(xiàn)場更換的絕緣油的品質(zhì)有時難以保證，這些油有時還會與球管內(nèi)的油產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，改變油的性質(zhì)。（2）.集成冷卻式：這一類

20、球管的油泵散熱器與球管組裝在一起，它的優(yōu)點是，在更換球管時不存在散熱器換油的問題，油泵和散熱器在廠家就可以檢查好。它的缺點是：a).運輸包裝體積較大。B).油泵，散熱器及油循環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)都隨球管在一起，為了減輕重量和降低成本，油泵與散熱器做的都比較小，散熱的效率較低，而油流監(jiān)測系統(tǒng)由于體積與接口、供電等各方面的限制，目前大部分做成轉(zhuǎn)子式油流開關(guān)，這種開關(guān)的結(jié)構(gòu)是在一個圓形的管道內(nèi)放置一個彈簧和一個帶有永久磁鐵的轉(zhuǎn)子，在圓形管道外面的適當(dāng)部位放置一個干簧開關(guān)，當(dāng)帶有永久磁鐵的轉(zhuǎn)子在油流的推動下，接近干簧開關(guān)時，開關(guān)就會吸合，給出一個油流正常的信號，這個油流開關(guān)很容易受到油中雜質(zhì)的阻礙，使開關(guān)不能工

21、作，同時，干簧開關(guān)也是一個易損的零件，對球管的正常工作都會帶來威脅，增加了球管的故障率。（3）.間接換熱冷卻式球管：這一類球管是為了倪補(bǔ)前兩種球管冷卻方式的不足而出現(xiàn)的一種球管，這種球管目前多用于大功率的CT球管上，因為球管的功率大，發(fā)熱量高，需要的散熱器非常龐大，不可能在與球管一起進(jìn)行搬運，而普通的分離式冷卻方式又不能保證球管內(nèi)油的品質(zhì)，這樣就出現(xiàn)了這種既克服了前兩種球管冷卻方式缺點，又能滿足球管冷卻要求的間接換熱式冷卻球管。    這種球管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)隨著廠家的不同變化較大，就以西門子PLUSCT球管為例，這種球管的冷卻部分，使用的是一種水池循環(huán)管式換熱方式，在

22、不同換熱的兩個層面都利用油泵進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，內(nèi)層產(chǎn)生的熱量會很快的被外層循環(huán)的油流帶走，以達(dá)到高效冷卻的目的，而內(nèi)外層的油又相互隔離。球管的內(nèi)層油的充油量在球管油的膨脹腔上面可以反映出來，在常溫下，膨脹腔伸縮部分的底部距端口大約2/3左右，如果膨脹腔的伸縮部分已經(jīng)完全靠到了腔體的底部，膨脹腔波紋管又被壓的很緊，就應(yīng)該考慮到管芯的破碎。    在這種球管上，比普通的球管增加了很多東西，如旋轉(zhuǎn)陽極轉(zhuǎn)速檢測系統(tǒng)，它是通過一條光纜向旋轉(zhuǎn)陽極上的反射標(biāo)志發(fā)出紅外激光，用另一條光纜檢測從旋轉(zhuǎn)陽極反射標(biāo)志上返回的信號，在旋轉(zhuǎn)陽極上一周有四個標(biāo)志，球管每轉(zhuǎn)一周，就會得到四個脈沖信號

23、，球管陽極的轉(zhuǎn)速是50轉(zhuǎn)/秒，每秒有200個脈沖輸出，通過球管上附帶的脈沖整形電路板進(jìn)行信號處理，輸出200HZ/S的方波到CT的計算機(jī)，用以檢測球管陽極的真實轉(zhuǎn)速。   這種球管另外一個變化是增加了兩個高頻的燈絲變壓器，球管的燈絲供電不再通過高壓電纜，并且只能使用27KHZ-40KHZ的高頻電流對燈絲進(jìn)行供電，變壓比大約是20：1（有待進(jìn)一步驗證）。在進(jìn)行球管測試時，絕對不可以用直流電或低頻交流電在帶有變壓器的情況下對燈絲進(jìn)行通電測試，這樣會損壞燈絲變壓器。（五）.球管真空的維護(hù)   球管的內(nèi)部必須保持在高真空的狀態(tài)，真空度一旦下降球管就不能正常工作，

24、下面就球管管芯真空度下降的幾個原因及解決辦法進(jìn)行分析：（1）.球管存放時間過長：球管管芯的管殼一般是玻璃或金屬的，任何材料它的密閉性都是相對的，因為管芯內(nèi)部是高真空，氣體會通過玻璃或金屬材料分子間的空隙進(jìn)入到球管里面來，使真空度下降。（2）.管芯內(nèi)部各種材料的放氣，管芯內(nèi)的材料不管怎樣處理，都不可能做到?jīng)]有任何氣體，材料中的氣體會隨著時間的推移和工作中溫度的變化而釋放出來，使真空度下降。（3）.球管制造不良：再球管的內(nèi)部有很多需要焊接的部分，在焊接部分存在空腔、氣泡，這些氣體釋放出來后會使真空度下降。球管管殼的電極引線、支架與玻璃的結(jié)合部，由于金屬與玻璃的熱膨脹系數(shù)不同，而且膨脹的線性關(guān)系也不

25、一致，也會產(chǎn)生漏氣問題。（4）.在使用中球管周邊工作環(huán)境出現(xiàn)故障，使球管出現(xiàn)過熱、打火，也都會造成管芯內(nèi)材料過速放氣，引起真空度下降，已經(jīng)老化的球管由于燈絲和陽極會發(fā)出來的金屬蒸汽太多，也是真空度下降的一個重要原因。    以上所分析的真空度下降的一些原因，有一些真空度的下降可以通過加電老練的方式來提高真空度，有一些就只能宣布報廢，一般因存放所引起的真空度下降，通過加電真空老練大多數(shù)都能恢復(fù)，而因為燈絲和陽極揮發(fā)金屬所造成的真空下降，基本上沒有恢復(fù)的可能。而因為意外打火引起的真空下降（燈絲、陽極沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的金屬揮發(fā)現(xiàn)像），可恢復(fù)性大約占50%。因球管過熱造成的真

26、空度下降，一般都可以恢復(fù)。第二章 影像醫(yī)學(xué)的發(fā)展   從1895年德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)X線至今已有100多年的歷史，X線透視和攝片為人類的健康做出了巨大的貢獻(xiàn)，而今影像醫(yī)學(xué)作為一門嶄新的學(xué)科，在近20年中以技術(shù)的快速發(fā)展和作用的日益擴(kuò)大而受到普遍的重視，在我國大中城市的大醫(yī)院中，影像學(xué)科已成為醫(yī)院的重要科室，在醫(yī)院的醫(yī)療業(yè)務(wù)、設(shè)備投資、科研中占有重要的地位。  第一節(jié) X線影像形成的原理X線之所以能使人體在熒光屏上或膠片上形成影像，一方面是基于X線的特性，即其穿透性、熒光效應(yīng)和攝影效應(yīng)；另一方面是基于人體組織有密度和厚度的差別。由于存在這種差別，當(dāng)X線透過人體各種不同組織結(jié)

27、構(gòu)時，它被吸收的程度不同，所以達(dá)到熒光屏或X線片上的X線量即有差異。這樣，在熒光屏或X線片上就形成黑白對比不同的影像。因此，X線影像的形成，應(yīng)具備以下三個基本條件：首先，X線應(yīng)具有一定的穿透力，這樣才能穿透被照射的組織結(jié)構(gòu)，第二，被穿透的組織結(jié)構(gòu)，必須存在著密度和厚度的差異，這樣，在穿透過程中校吸收后剩余下來的X線量，才會是有差別的；第三，這個有差別的剩余X線，仍是不可見的，還必須經(jīng)過顯像這一過程，例如經(jīng)X線照片或熒光屏顯像，才能顯示出具有黑白對比和層次差異的X線影像。X線穿透密度不同的組織時，密度高的組織被吸收的多，密度低的組織被吸收的少，因而剩余的X線量就出現(xiàn)差別，從而形成黑白對比的X線影

28、像(圖ll2)。X線穿透厚度不同的組織或器官時，厚的部分吸收X線多，薄的部分吸收X線少，因而剩余的X線量就出現(xiàn)差別(圖113)。事實上、密度和厚度這兩個因素經(jīng)常是綜合地影響X線成像。第二節(jié)密 度 (一) 物質(zhì)密度與影像密度物質(zhì)密度即單位體積中原子的數(shù)目，取決于組成物質(zhì)的原子種類。物質(zhì)密度與其本身的比重成正比例。物質(zhì)的密度高，比重大，吸收的X線也多，影像在照片上呈白影，在熒光屏上黑暗。反之，物質(zhì)的密度低，比重小，吸收的X線也少，影像在照片上則呈黑影，在熒光屏上明亮。由此可見、照片上的白影與黑影或熒光屏上的暗與明都直接反映物質(zhì)密度的高低。在術(shù)語中，通常用密度的高與低來表達(dá)影像的白與黑。例如用高密度

29、、中等密度和低密度或不透明、半透明、透明等術(shù)語表示物質(zhì)的密度。人體組織密度發(fā)生改變時，則用密度增高或密度減低來表達(dá)。由此可見，物質(zhì)密度和其影像密度是一致的。但是，X線照片上的黑影與白影，還與被照器官與組織的厚度有關(guān)，即影像密度也受厚度的影響。 (二) 天然對比與人工對比天然對比 根據(jù)密度的高低即比重的大小，人體組織可概括分為骨鉻、軟組織(包括液體)、脂肪和存在于人體內(nèi)的氣體四類。這種由人體不同組織間天然存在的密度差別所顯示的對比，稱為天然對比。茲將它們的比重和X線吸收比例列于表ll1如下：1 第三章、CT發(fā)展概況第一節(jié) CT的發(fā)明 X線CT掃描機(jī)(Computed tomography)，以下

30、簡稱CT。是70年代初發(fā)展起來的一門新的X線診斷醫(yī)學(xué)科日，它把X線與電子計算機(jī)結(jié)合起來，并把其影像數(shù)字化，徹底改變了傳統(tǒng)的直觀的影像方法和貯存方法。1972年英國EMI公司首先制成第一臺頭部CT掃描機(jī)，這是由英國工程師GNHounsfield (亨斯菲爾)設(shè)計成的，同年在美國芝加哥的北美放射學(xué)會上向全世界宣布了這項偉大的成果。從此使X線的發(fā)展得到重大的突破與飛躍。X線影像是把具有三維的立體解剖結(jié)構(gòu)攝成二維的平面團(tuán)像，影像相互重疊，相鄰的器官或組織之間如對X線的吸收差別小，則不能形成對比而構(gòu)成圖像。雖然體層攝影可解決影像重疊問題，造影檢查可使普通X線檢查不能顯示的器官顯影，但影像的分辨力不高，一

31、些器官或組織，特別是由軟組織構(gòu)成的器官仍不能顯影。1969年Hounsfield設(shè)計成計算機(jī)橫斷體層成像裝置。經(jīng)神經(jīng)放射診斷學(xué)家Ambrose應(yīng)用于臨床，取得極為滿意的診斷效果。它使對X線吸收差別小的腦組織和腦室以及病變本身顯影，并所得顱腦影像為橫斷面圖像。這種檢查方法稱之為計算機(jī)體層成像。這成果于1972年英國放射學(xué)會學(xué)術(shù)會議上發(fā)表，1973年在英國放射學(xué)雜志上報道，引起人們極大的關(guān)注。這種圖質(zhì)好、診斷價值高而又無創(chuàng)傷、無痛苦、無危險的診斷方法是放射診斷領(lǐng)域中的重大突破，促進(jìn)了醫(yī)學(xué)影像診斷學(xué)的發(fā)展。由于對醫(yī)學(xué)上的重大貢獻(xiàn)，Hounsfield獲得了1979年的諾貝爾醫(yī)學(xué)生物學(xué)獎。這種檢查方法

32、開始只能用于頭部，1974年Ledley設(shè)計成全身CT裝置，使之可以對全身各個解剖部位進(jìn)行檢查，擴(kuò)大了檢查范圍。此后，CT裝置在設(shè)計上有了很大發(fā)展，臨床應(yīng)用也非常普遍。第二節(jié)、CT機(jī)的特點 CT診斷的特點是檢查方便、迅速而安全，檢查時只要病人不動地臥于檢查床上，即可順利完成檢查，易為病人所接受，而且隨訪方便；雖然也有X線輻射問題，但一般輻射量不超過容許劑量同所得到的診斷資料相比，則可以不計；圖像是斷面圖像密度分辨率高，可直接顯示X線照片無法顯示的器官和病變。同超聲圖像相比，CT圖像清楚，解剖關(guān)系明確，病變顯影良好。因此，病變的檢出率和診斷的準(zhǔn)確率較高；可以獲悉不同的正常組織與病變組織的X線吸收

33、系數(shù)(或衰減系數(shù))，以用于定量分析，即不僅有不同密度的器官、組織或病變的影像。而且有反映各自對X線吸收多少的數(shù)據(jù)，即吸收系數(shù)；由于圖像是來自吸收系數(shù)的轉(zhuǎn)換，因此，通過計算機(jī)進(jìn)行圖像處理，使圖像的密度或灰度可調(diào)到適于對某些組織或病變進(jìn)行觀察的密度，不像X線照片各部影像的密度那樣，不能調(diào)節(jié)。CT的診斷效果好，方法簡便，迅速安全，是一項無損傷的、無痛苦的檢查方法。它與普通X線攝影相比，在方法上有看本質(zhì)的不同，它是從人體某一較薄的斷層面中，采集建立影像所必須的信息-投影數(shù)據(jù)，因此不會因其它層面的重疊而模糊不清。它所用的X線是以一條或多條細(xì)窄的線束方式輻射的，因而可以大幅度地減少射線的影響，有利于提高影

34、像的清晰度。并可采取具有動態(tài)量程范圍很寬的X線探測解，用來測量透過X線強(qiáng)度。以電于計算機(jī)運算所采集到的投影數(shù)據(jù)，并重建斷層影像。通過電子計算機(jī)的軟件功能，可以選擇多種多樣的影像顯示方式和錄存等。這些作用的綜合效果，達(dá)到了能夠明顯地分辨出X線吸收系數(shù)相差很小的軟組織和水。因此，自其誕生起就受到了廣泛的重視與應(yīng)用，而且它的發(fā)展很快，在短短的幾年中已發(fā)展到第四代CT 。在目前CT檢查范圍方面，除了心臟外，其它各個系統(tǒng)和部位的組織、器官均可作CT檢查。第三節(jié)、CT機(jī)的基本原理 CT是以X線束對體部某一選定體層層面進(jìn)行掃描，測定透過的X線量，數(shù)字化后經(jīng)過計算得出該層層面組織各個單位容積的吸收系數(shù)、然后重

35、建圖像的一種成像技術(shù)。為此，CT裝置要包括：由X線管和能測量透過X線量的探測器所組成的掃描裝置；可以把掃描所收集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存、運算并能重建圖像的計算機(jī)；以及能顯示圖像的陰極射線管(cathode ray tube，CRT)、快速打印機(jī)和光學(xué)多幅照相機(jī)，激光照相機(jī)等(圖1-2-1)?？梢钥闯鯟T同X線攝影不同、后者是用錐形X線束，利用透過人體的X線，使膠片感光而構(gòu)成圖像的成像方法、即投影成像(Projectional imaging)。 X線掃描與透過的X線量測量方法因CT裝置不同而異。圖122是不同結(jié)構(gòu)的掃描裝置，其掃描方式亦異。般也將CT裝置像計算機(jī)的劃代那樣分成幾代。實際上，這種劃

36、代并不確切。   現(xiàn)以原始的CT裝置為例，如EMI-MK1型，說明CT裝置的工作情況(圖1-2-2a)。X線源用3mm寬的筆形束，對包括頭部的24cm正方形的一邊進(jìn)行平移掃描。與X線束相對的是同步平移的探測器，接受透過頭部的X線按照240個點進(jìn)行X線測量，而得240個信息G掃描完畢，則以頭部為中心，掃描架旋轉(zhuǎn)1度角，再行另一個方向的掃描。如此連續(xù)進(jìn)行平移掃描和旋轉(zhuǎn)，直至轉(zhuǎn)完180。角，即進(jìn)行了180次平移掃描為止，完成一個層面的掃描。這樣可得到240×180，即43200個信息。這些信息經(jīng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analogdigital converter)轉(zhuǎn)換成數(shù)字存儲于磁盤(

37、disk)中。由計算機(jī)運算而得出該24cm正方形，厚度為8或13mm層面中，每個1.5mm×1.5mm×8或13mm單位容積(稱體素，即voxel )的吸收系數(shù)(圖124)，共有25600個，并排列成行與列成為160×160的矩陣，即數(shù)字矩陣(digita1matrix)，每個方塊稱為像素(Pixel)。計算結(jié)果存儲于磁盤中。根據(jù)計算機(jī)的指令，這些吸收系數(shù)經(jīng)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(digitalanalog converter)而于陰極射線管上顯出該層面的圖像。也可用快速打印機(jī)將各個吸收系數(shù)印出，成為數(shù)字短陣(圖l25)。實際上，在X線管的前方即X線管與被查體之間還有一個

38、探測器，由這兩個探測器測量并計算出該層面各個單位容積的吸收系數(shù)。由于探測器少，掃描次數(shù)多，時間長，所以重建一個層面的圖像所需時間要以分計。這種CT裝置納掃描方式是平移旋轉(zhuǎn)式(translaterotate，TR)。如以代劃分，則屬第一代。第四節(jié)、CT機(jī)圖像重建方法  早在1917年澳大利亞數(shù)學(xué)家Radon就從數(shù)學(xué)原理上證明了二元或三元物體由投影的無限集合可重建圖像。物體斷層層面的各個單位容積從多個方向X線掃描所得的投影數(shù)據(jù)，經(jīng)計算機(jī)快速運算，即經(jīng)圖像重建的處理過程而可重建圖像。第四章 CT機(jī)結(jié)構(gòu) CT裝置主要由掃描裝置，圖像顯示與記錄系統(tǒng)組成。    掃

39、描裝置是收集透過被查體的X線信息的部分，主要有能發(fā)射X線的X線管和接受透過被查體X線的探測器。第一節(jié) . CT球 管 作為CT掃描用的X線管與一般X線管相同，分固定陽極和旋轉(zhuǎn)陽極兩種。前者用于TR掃描方式，即用于一、二代的CT裝置，后者則用于其他形式的掃描，多用于三、四代的CT裝置?，F(xiàn)在TR掃描方式已被淘汰，因此，用旋轉(zhuǎn)陽極X線管用于3-4代CT裝置，掃描時間只需210秒，信息采集時間短，而通過X線管的電流量大常是100600mAS。固定陽極由于熱負(fù)荷不足不能耐受陽極所產(chǎn)生的高熱。因此，需要用旋轉(zhuǎn)陽極管球使焦點的瞬間容許熱負(fù)荷大幅度增加。X線管的工作時間短冷卻方式可用空氣冷卻。焦點大小為 6-

40、12mm?，F(xiàn)在高檔的螺旋CT最大的球管已用到6.5MHU,冷卻多采用水循環(huán)間接強(qiáng)制鳳冷。最大一次曝光量能達(dá)到1萬mAS以上，使圖像分辨率達(dá)到相當(dāng)高的水平。第二節(jié)探測器 X線掃描時，探測器接受的X線量是一定時間內(nèi)的模擬量，并不是直接計算X線光子數(shù)目。第一、二代CT裝置的探測器用碘化鈉晶體與光電倍增管組成。碘化鈉晶體探測器對X線的敏感度比膠片大100倍。后來，改用氟化鈣(CaF2)晶體和鍺酸秘晶體(Bi4Ge3O12,BGO)。這些晶體在X線照射時，產(chǎn)生與X線量成比例的可見光線，經(jīng)光電倍增管放大，并由光能轉(zhuǎn)為電流作為掃描信息而輸入計算機(jī)。晶體中常放入微量的增光或減少余輝的激活物質(zhì)。第三代CT裝置的

41、探測器主要用氙氣(Xenon，Xe)電離室，而第四代剛由BGO晶體和光電倍增管組成(半導(dǎo)體探測器)和多晶硒平板探測器以及陶瓷探測器，并出現(xiàn)了多并列平板探測器。 1閃爍器與光電倍增管式 上述碘化鈉、氟化鈣和鍺酸鉍都可用于閃爍器，屬于無機(jī)結(jié)晶。碘化納對X線光子的檢出率為100。但余輝是最大的問題在遮斷X線后0.1秒內(nèi)，其強(qiáng)度與原來強(qiáng)度相比，還有10-2一10-3的余輝。氟化鈣與鍺酸鉍晶體余輝則非常小。氰化鈣的X線光子檢出率差。鍺酸鉍同碘化鈉及氟化鈣相比優(yōu)點較多，所以應(yīng)用較廣。因為鉍原子序數(shù)為83，較高，比重較大，其能量吸收系數(shù)比碘化鈉大三倍。雖然晶體小，其檢出率也不差，無余輝，不潮解。2氙氣電離室

42、 100個以上的探測器密集排列，在結(jié)構(gòu)排列上較難，但用電離室則不困難。于電離室中封入具有20個大氣壓的原子序數(shù)高的高壓氙氣，可提高捕捉X線光子的效果。也有用氪(Kr)氣的。同閃爍器光電倍增管式相比，其檢出率雖低，但無余輝，而穩(wěn)定性較好。3多晶硒硒陶瓷晶體探測器因直接進(jìn)行X光的光電效應(yīng)原理工作，不存在余輝的問題，體積小重量輕靈敏度高，并可做成多排，X光球管一次曝光可同時采集多層信息，大大的減少了患者的受線量，從CT的整體掃描速度上有了成倍的提高，這項技術(shù)將成為今后CT發(fā)展的主流，由于這項技術(shù)還沒有完全普及，制造技術(shù)還沒有完全過關(guān)，并且探測器通道的增多也必須電路通道，與探測器相連的高速A/D轉(zhuǎn)換器

43、，浮點放大器目前技術(shù)含量也相當(dāng)高，目前世界上也只有美國的DILOG公司一家生產(chǎn)，價格昂貴，所以目前多排探測器的CT價格很高，要到完全普及，還需要一定的時間。第三節(jié)準(zhǔn)直儀 第一 ，二代CT裝置使用較大焦點管球，半影大，X線管前方需用準(zhǔn)直儀，而準(zhǔn)直儀使通過被查體的X線光子有45不能進(jìn)入探測器。第三代CT裝置用小焦點管球，半影小。沒有必要使用準(zhǔn)直儀，全部光子可進(jìn)入探測器中，X線光子的利用率比第一，二代大23倍。在第四代CT上，由于CT加快了掃描速度，要求球管的X光出線量大，X光球管比第三代的焦點大了很多，辦影加大，準(zhǔn)直器又重新安裝到了CT上,并且準(zhǔn)直器的出口光欄變成了可調(diào)式，可根據(jù)不同的掃描層厚改變

44、光欄出口，以減少半影干擾，使圖像更加清晰。第四節(jié)掃描方式 掃描方式各有不同。圖122b所示，X線源為具有一定夾角的扇形束，例如10度角，對面有為數(shù)不等的，例如有l(wèi) 6個或30個探測器，仍用平移旋轉(zhuǎn)方式掃描，但與第一代不同，轉(zhuǎn)的角度較大，例如轉(zhuǎn)10度角，這樣掃描18次，即可完成一個層面的掃描。由于探測器較多，獲得信息多，掃描次數(shù)減少，掃描時間也縮短，可達(dá)10一40秒。這類裝置屬于第二代。初期的全身掃描裝置即用這種掃描方式。 圖122c所示X線源呈扇形，被查體位于扇形束中，X線管與探測器相對，以被查體軸為中心，行90?；?80。往復(fù)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)同時進(jìn)行掃描。這樣，可由多個方向獲得信息。由于探測器數(shù)目

45、多，可達(dá)幾百個，所得信息多。旋轉(zhuǎn)又與掃描同時進(jìn)行，使一個層面的掃描時間進(jìn)一步縮短，可以秒計，約為24秒。這種掃描為旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)式(rotate/rotate，RR)，也可稱為旋轉(zhuǎn)式。在旋轉(zhuǎn)掃描過程中X線管產(chǎn)生X線，透過人體進(jìn)入探測器，能獲得更多信息。這種CT裝置屬第三代，應(yīng)用最多。 圖122d探測器約有1000個左右，固定排列成環(huán)形，被查體的軸在環(huán)的中心，X線管可在環(huán)形排列的探測器內(nèi)作360的旋轉(zhuǎn)，而探側(cè)器不動。X線管旋轉(zhuǎn)同時進(jìn)行掃描，同X線管所發(fā)射的扇形束相對的探測器接受透過的X線。這種掃描屆旋轉(zhuǎn)靜止式(rotatestationary , RS)。掃描時間可縮短到25秒。應(yīng)該屬第三代。圖122

46、e探測器排列成環(huán)狀，X線管在環(huán)形排列的探測器外邊，當(dāng)旋轉(zhuǎn)掃描時，對著線束的探測器同時作垂頭運動(notation)。掃描方式為旋轉(zhuǎn)垂頭式(rotatenotation，RN)。探測器可達(dá)4000多個，完成一個層面的掃描時間為330秒。仍屬于第三代。 80年代末90年代初，對CT機(jī)又作了改進(jìn)，值得一提的是螺旋CT掃描(spiral CT scan或又稱helical scan)。它是在旋轉(zhuǎn)式掃描的基礎(chǔ)上，通過滑環(huán)技術(shù)與掃描床平直勻速移動而實現(xiàn)的?；h(huán)技術(shù)使得X線管的供電系統(tǒng)只經(jīng)電刷和短的電纜，而不須用普通CT機(jī)的長電纜，這樣就可使X線管連續(xù)旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行連續(xù)掃描。在掃描期間，床沿縱軸連續(xù)勻速平直移動

47、。管球旋轉(zhuǎn)和連續(xù)動床同時進(jìn)行，使X線掃描的軌跡呈螺旋形，并且是連續(xù)的、沒有間隔時間(圖l27)。不像普通CT掃描那樣，掃一層面后進(jìn)床后再掃一層有掃描間隔時間，結(jié)果使整個掃描時間大大縮短。由于是連續(xù)掃描，可得到掃描區(qū)域的容積數(shù)據(jù)，所以可重建任意層面的圖像，而且重建的三維圖像比普通CT清晰。第四代CT現(xiàn)在基本上都采用滑環(huán)方式，掃描架向一個方向旋轉(zhuǎn)，目前高檔的CT基本都具備了螺旋掃描功能，一次掃描下來就可以獲得患者一個體段的完整的三維圖像數(shù)據(jù)資料，通過CT的計算機(jī)及工作站進(jìn)行三維重建或進(jìn)行任意的刨面圖像,并可以進(jìn)行虛擬內(nèi)窺鏡處理，使CT圖像的可診斷性有了進(jìn)一步的提高。 由于整個掃描時間縮短，所以對不

48、合作的病人易行掃描，一次屏氣即可完成掃描，從而容易清除呼吸動帶來的層面位置變化，避免層面遺漏或重疊。適合于對運動器官，如肺與肝的掃描，適合動態(tài)掃描(dynamic scanning)，還可進(jìn)行CT血管造影(CT angiography，CTA)和內(nèi)診CT( endoscopic CT)。螺旋CT掃描應(yīng)用越來越廣泛。 目前又出現(xiàn)了電子束掃描CT，它可以適應(yīng)檢查心血管的快速掃描。X線源用電子槍(圖122f)，故又稱電子束CT使掃描時間縮短到50毫秒。圖像分辨力高，可檢查心臟。但價格昂貴，不便推廣使用，屬第五代。 CT掃描所用計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具有高速運算、大量數(shù)據(jù)儲存和檢索的功能，是由中心處理裝置(ce

49、ntra1 Process unit，CPU)、主儲存裝置(此兩項通常稱之為計算機(jī))、輔助儲存裝置、顯示裝置和操作臺、激光打印機(jī)等組成。 中心處理裝置與主儲存裝置是計算機(jī)的核心，進(jìn)行投影數(shù)據(jù)的收集和運算。 輔助儲存裝置主要用光盤和磁盤，用于儲存圖像的數(shù)據(jù)，磁盤儲存的圖像數(shù)據(jù)受中心處理裝置所控制，可即時依指令顯示圖像。磁盤容量多少不等。 顯示裝置用陰極射線管。早期的CT用黑白電視顯示裝置，灰階表現(xiàn)能力為16個梯度。近幾年生產(chǎn)的CT已使用專用的高分辨率黑白顯示器，灰階度達(dá)到256個階度，圖像分辨率能達(dá)到1024X1024/in2?，F(xiàn)在高檔的CT開始采用彩色顯示器裝置，滿屏分辨率已達(dá)到3200X28

50、00, 在一屏當(dāng)中可以排列多幅高質(zhì)量的圖像，對特殊的成像進(jìn)行計算機(jī)偽彩處理。 操作臺可進(jìn)行輸入X線掃描條件和有關(guān)病人的資料、發(fā)出開始或停止采集數(shù)據(jù)的指令。由于CT圖像是數(shù)學(xué)上的圖像重建，所以通過操作臺發(fā)出指令，經(jīng)計算機(jī)處理，可將各層橫斷層的CT值重新排列而重建冠狀面和矢狀面圖像。還可進(jìn)行放大而得到某一局部的放大圖像，測量某一解刨結(jié)構(gòu)或病變的徑線以及它們的CT值等。這些操作均可由操作臺來完成。第五節(jié)圖像的存儲與輸出CT圖像的數(shù)據(jù)可儲存于磁盤中，但仍需用照片直接記錄圖像。如需即刻獲得，則用偏振光照片(Polaroid film)攝下或用膠片攝下。前者需要用偏振光照相機(jī)和偏振光照片，偏振光相機(jī)價廉，

51、而偏振光膠片很貴，現(xiàn)在已經(jīng)淘汰。后者需將陰極射線管上的圖像先行黑白反轉(zhuǎn)，再用照相機(jī)攝下。常用的是多畫面照相機(jī)(又稱多幅照相機(jī)multi format camera)，系由顯示屏光學(xué)系統(tǒng)和操作系統(tǒng)所組成，由于激光照相機(jī)的廣泛應(yīng)用，這種多幅照相機(jī)已開始逐步淘汰。激光照相機(jī)以其圖像更為清晰，拍照速度快，操作簡便，故障率低，還可加上自動顯像系統(tǒng)，近幾年獲得了較快的發(fā)展，成為CT機(jī)膠片輸出的主要設(shè)備，1張照片可記錄若干個畫面。膠片則用單面膠膜膠片。目前新出的干式膠片打印機(jī)，已開始在一些條件比較好的醫(yī)院投入使用，因設(shè)備價格較高，膠片成本也很高，到完全普及還需要一定的時間。由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在醫(yī)學(xué)影像方面

52、出現(xiàn)了PACS系統(tǒng)，使醫(yī)學(xué)資料共享，目前生產(chǎn)的CT基本上都配備了網(wǎng)絡(luò)互連的DICOM接口。第五章 CT 基本要素第一節(jié)、CT 圖像矩陣 CT圖像是由一定數(shù)目的由黑到白不同灰度小方塊(像素)按矩陣排列所構(gòu)成的。這些小方塊是反映相應(yīng)單位容積的吸收系數(shù)。以原始的EMI MXl型CT裝置為例，是在24cm正方形圖像中包括著160×160個像素。顯然，像素越小，數(shù)目越多，則構(gòu)成的圖像越細(xì)致。像素的大小與數(shù)目因叮裝置不同而異。有240×2405760D、256×25665536、336×336112896和512×512262144個的。像素大小則為1.0

53、mm×1.0mm，0.5mm×0.5mm不等。 CT圖像在顯示屏上有由黑到白的不同灰度，黑表示低吸收區(qū)，即低密度區(qū)，如腦室；白表示高吸收區(qū)，即高密度區(qū)，如顱骨。這與X線照片所示的黑白圖像一致。由于CT有高的密度分辨力，所以人體軟組織的吸收系數(shù)雖大多數(shù)近于水的吸收系數(shù)，也能形成對比而顯影。CT能分辨出吸收系數(shù)只有0.1一0.5的差異第二節(jié)、CT 值 如前所述，CT圖像是由身體某一選擇層面一定數(shù)目像素，按該層面固有的排列關(guān)系所構(gòu)成。計算機(jī)以X線掃描所得的信息，計算出每個單位容積的X線吸收系數(shù)(或稱衰減系數(shù)值)。這個值再換算成CT值，以作為表達(dá)組織密度的單位。規(guī)定將受測物質(zhì)的衰減

54、系數(shù)M與水的衰減系數(shù)W作為比值計算，并以骨皮質(zhì)和空氣的衰減系數(shù)分別作為上下限進(jìn)行分度，這樣就得出CT值。表1是人體不同組織的CT值，可見軟組織的CT值與水的CT值相近。表1-2-1是用線段來表示CT值的范圍。 CT值并不是絕對不變的數(shù)值，它與X線管電壓有關(guān)。因為用作掃描的X線源是連續(xù)光譜，不是單一波長射線，因此，CT值隨著管電壓的高低而改變。因為不同的管電壓，在組織內(nèi)的光電吸收與反沖電子吸收比例不同。所以CT值是指某次掃描所用電壓下的CT值。盡管這種差別對臨床應(yīng)用并無明顯影響，但在進(jìn)行定量分析，比較不同CT裝置所得同一組織的CT值時，應(yīng)當(dāng)了解所用的管電壓，否則也會造成誤差。其次，某一正?；虿±?/p>

55、組織的CT值還受部分容積效應(yīng)(Fa小alvolume effecl)的影響(詳見本節(jié)CT圖像分辨力)。因此，在組織密度的定量分析上CT值雖有很大的價值但也有它的限度。第三節(jié)、窗位與窗寬 窗技術(shù)是CT檢查中用以觀察不同密度的正常組織或病變的一種顯示技術(shù)，包括窗寬(window width)和窗位 (window level)。由于各種組織結(jié)構(gòu)或病變具有不同的CT值，因此欲顯示某一組織結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)時，應(yīng)選擇適合觀察該組織或病變的窗寬和窗位，以獲得最佳顯示。 窗寬是CT圖像上顯示的CT值范圍，在此CT值范圍內(nèi)的組織和病變均以不同的模擬灰度顯示。而CT值高于此范圍的組織和病變，無論高出程度有多少。均以白影

56、顯示，不再有灰度差異；反之，低于此范圍的組織結(jié)構(gòu)，不論低的程度有多少均以黑影顯示，也無灰度差別。增大窗寬，則圖像所示c1。值范圍加大，顯示具有不同密度的組織結(jié)構(gòu)增多，但各結(jié)構(gòu)之間的灰度差別減少。減小窗寬，則顯示的組織結(jié)構(gòu)減少，然而各結(jié)構(gòu)之間的灰度差別增加。如觀察腦質(zhì)的窗寬常為-15一+85H，即密度在-15一+85H范圍內(nèi)的各種結(jié)構(gòu)如腦質(zhì)和腦脊液間隙均以不同的灰度顯示。而高于+85H的組織結(jié)構(gòu)如骨質(zhì)及顱內(nèi)鈣化，其間雖有密度差，但均以白影顯示，無灰度差別；而低于-15H組織結(jié)構(gòu)如皮下脂肪及乳突內(nèi)氣體均以黑影顯示，其間也無灰度差別。 窗位是窗的中心位置，同樣的窗寬由于窗位不同，其所包括CT值范圍的

57、CT值也有差異。例如窗寬同為100H，當(dāng)窗位為0H時，其CT值范圍為-50一+50H；如窗位為+35H時，則CT值范圍為-15一+85H。通常欲觀察某一組織結(jié)構(gòu)及發(fā)生的病變，應(yīng)以該組織的CT值為窗位。例如腦質(zhì)CT值約為+35H則觀察腦組織及其病變時，選擇窗垃以+35H為妥。 由上可見，同一CT掃描層面，由于選擇不同的窗寬和窗位可獲得各種觀察不同組織結(jié)構(gòu)的灰階圖像。例如同一CT掃描層面用兩個不同窗技術(shù)所取得的兩幅顱腦圖像。當(dāng)選擇窗寬100H、窗位為十35H時腦質(zhì)結(jié)構(gòu)及其病變顯示最佳，而骨質(zhì)變化顯示不清。但提高窗位為十300H窗寬為800H時，則可清楚顯示出顱壁的骨質(zhì)破壞和增生，而腦質(zhì)結(jié)構(gòu)及其病變顯示不佳。因此，為顯示欲觀察的組織及其病變，應(yīng)在CT操作臺上選擇適當(dāng)?shù)拇皩捙c窗位，并用多幅照相機(jī)或激光照相機(jī)加以記錄。一旦攝成膠片，圖像的灰度即不能改變。第四節(jié) 空間分辨力與密度分辨力 CT的分辨力分空間分辨力(spatial resolution)和密度分辨力(dcnsity resolution)，是判斷CT性能和說明圖像質(zhì)量的兩個指標(biāo)。以第一代的EMIMKl型CT裝置為例，其圖像由160×160個像素構(gòu)成，像素較大，數(shù)目較少，其空間分辨力低；如果像素小而多，則圖象細(xì)致、清楚，即空間分辨