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CT 成像的基本原理 佛山中医院医疗设备科 (2003-12- 6) 一、CT（Computed Tomography）电子计算机体层扫描概述 电子计算机产生之后，给人们的工作生活带来了极 大的便利，同时为了减少人为失误，很多东西都采用计算机进行精确控制， 在医学领域更不例外。CT 的产生是医学影像学划时代的进展，其实用价值已为中外医学界所共识。自从 1972 年头部 CT 正式应 用于临床，1976 年发展了体部 CT 后，我国也在 70 年代末引 进了这一新技术。在短短的二十年里，全国各地乃至县镇级医院共安装了 各种型号的 CT 数以千台，CT 检查在全国范围内迅速地展开，成为医学诊断不可或缺的 设备。 随着微电子工业和计算机技术的飞速发展，CT 机产品日新月异，每隔三至五年便推出一种更新的产品。一般临床所提及的 CT，指的是以 X 光为放射源所建立的断层图像， 称为 X 光 CT。事实上，任何足以造成影像，并以计算机建立断层图的系统，均可称之为 CT；因此除 X 光 CT 外，还有超声波 CT （UltrasonicCT），电阻抗 CT（ElectricalImpedanceCT，EICT），单 光子发射 CT （ SinglePhotonEmissionCT ）， 以及核磁共振 CT （MagneticResonantImagingCT，MRICT）等；超声波 CT 与 EICT 尚属发展阶段。80 年代初，人们按照探测器的构造和扫描方式的不同，将 CT 机的发展分为第一、二、三、四代，甚至有所谓的 第五代 CT。 二、CT 结构和原理 一部完整的 CT 系统主要包括扫描部分（包括线阵排列的电子辐射探测器、高热容量调线球管、旋转机架），快速计算机硬件和先进 的图像重建、显示、记录与 图像处理系统及操作控制部分。CT 系统及原理图 CT 是用 X 线束对人体的某一部分一定厚度的层面进行扫描，由探测器接收透过该层面的 X 线，所测得的信号经过模数转换（ADC），转变为数字信息后由计算机进行处理，从而得到该层面的各个单位容积的 X 线吸收值即 CT 值，并排列成数字矩阵。这些数据信息可存储于磁光盘或磁带机中，经过数模转换（ DAC）后再形成模拟信号，经过计算机的一定变换处理后输出至显示设备上显示出图像，因此又称为横断面图像。CT 的特点是操作简便，对病人来说无痛苦，其密度分辩率高，可直接显示 X 线平片无法显示的器官和病变，它在发现病变、确定病变的 位置、大小、数目方面非常敏感而可靠，而在病理性质的诊断上存在一定的限制。 CT 与 传统 X 光摄影不同，在 CT 中使用的 X 光探测系统比摄影胶片敏感， 一般使用气体或晶体探测器，并利用计算机处理探测器所得到的资 料。在这两种检查系统中都使用大致相同的方法产生 X 光。CT 的特点在于它能区别差异极小的 X 光吸收值。与传统 X 光摄影比较，CT 能区分的密度范围多达 2000 级以上，而传统 X 光片大约只能区分 20 级密度。这种密度分辨率，不仅能区分脂肪与其它软组织，也能分辨软组织的密度等级，例如能区分脑脊液（CSF）和脑组织及区分肿瘤与其周围的正常组织。这种革命性技术显著地改变了许多疾病尤其是颅内病变的诊 断方式。 在进行 CT 检查时，水平轴状切面 （Horizontal Axial Section）是目前最常应用的断层面。断层层面的厚度与部位都可由检查人员决定。常用的层面厚度在 1.0 至 1Omm 间，移动病人通过检查机架后，就能陆续获得能组合成身体架构的 多张相接影像。利用较薄的切片能获得较准确的资料，但这时必须对某一体积的构造 进行较多切片才行。 在每次曝光中所得到的资料由计算机重建形成影像。计算机会计算每个像素（Pixel）中的 X 光衰减（吸收）值（Attenuation Value）。每个像素的直径约为 0.25～0.6mm，此数值依机器的解析度而定。每个像素都具有一定体积，其高度与所扫描的层面厚度一致，在计算机中所记录的 X 光衰减值就代表该组织体积，亦即体积元素 （Volume Element，简称体素 Voxel）的平均值。计算机最后可将运算所得到的影像显示在显示设备上，也可将其摄成胶片以作永久保存。此 外，其基本资料也可以储存在磁光盘或磁带里。 CT 的X 光衰减值是一组随意设定的刻度， 以霍斯菲耳德氏单位 （Hounsfield Unit）为其单位。其中将水的密度设定为 O 值，而空气的密度为-1000 单位、骨骼密度 则是+1000 单位（如附表）。在显示时所采用的密度范围及平均值则可以在计算机上操作控制。在一张影像中所见到的密度范围称为“窗宽”（Window Width），而密度平均值则称为“窗位” （Wi