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第四篇核磁系列第四篇核磁系列第一章CT机常见故障分析及检修方法第一节CT机的发展我们通常所指的CT是X射线CT，全称为X射线电子计算机断层摄影，简称为CT，是一种放射学成像方法，它可提供人体横断切面的图像，还可以把这些横断切面图像加起来作三维图像重建。尽管CT的基本原理几十年来已广泛使用，但直到1973年第一台计算机断层X射线扫描机才应用于医学临床的检查。从那时起，CT扫描机已经经过五代的发展和进步，所以，CT机的发展通常以“代”（generation）来划分。CT机的分代主要以X射线球管和探测器的关系、结构、探测器的数目、排列方式和两者的运动方式来划分。实际上按“代”的划分并不能完全反映CT机性能的优劣，因为X射线球管系统、探测器的性能和计算机的运算速度等硬件更为重要。一、CT机的分代（1）第一代CT机X射线为单射束，有单个或数个探测器，运动方式是平移加旋转，扫描时间长达数分钟，临床检查只限于头颅扫描。（2）第二代CT机X射线为多射束，探测器从数个至几十个，运动方式还是平移加旋转，扫描时间缩短到18s左右。开始扩大到全身的扫描应用，但I临床运动伪影很明显。（3）第三代CT机X射线为扇形束。探测器也相应呈扇形排列，其数目多达几百个。运动方式为旋转方式。扫描时间一般为2-5s，最快可达1s。临床应用功能也明显增加。在近两年所生产的滑环式CT机是第三代机型的一个突破。（4）第四代CT机与第三代CT机基本相同。只是在探测器的排列上为圆周状，固定在扫描架四周，达到每半度一个探测器，为闪烁式晶体探测器，还有用一千多个探测器的，主要是为了提高图像质量。其运动方式为X射线球管旋转。扫描时间也在2s，重建512×512图像的时间在45s。（5）第五代CT机超高速机型CT机（ultrafastCT，UFCT），与以前的CT机已有根本的区别。电影CT（cineCT）较第三代、第四代CT机的扫描速度明显提高，可实时显像。为了减少毫安秒（主要是毫安）即X射线量，探测器改为稀土元素，主要用于心脏等检查。但效果并不十分理想，目前也尚未广泛用于临床。随着UFCT等的出现，估计电影CT不会有很大的发展和提高。-987-《最新国内外医疗器械实用维修手册》二、新型CT机的特，陛和临床应用（一）滑环式CT（cycleCT）以往生产的CT机，其球管系统的电力及信号传递都采用电缆来进行连接高压电缆和信号电缆。因此，每作一次旋转扫描之后，都必须使其球管作反方向旋转运动，回到起始位置，然后再作第二次扫描，这样很明显影响了扫描速度的提高。而滑环式CT机其X射线球管系统的电力和信号的传递均由高压或低压滑环装置来实现，使X射线球管只作一个方向的旋转运动，大大提高了扫描速度。滑环式CT机按其扫描形式划分又分为两大类。1.螺旋型连续式扫描X射线球管不停地作旋转运动，在扫描过程中持续发射X射线。检查床（病人）则沿扫描平面的垂直方向作水平匀速移动，速度为层厚的距离/s。其球管的旋转速度一般为每秒1周，最短0．6s1周。两种运动轨迹的组合，形成了螺旋形不间断式扫描。在实际上这种扫描方式所获得的CT图像不是一个标准的人体横断面图像。其代表机型为德国西门子公司生产的SOMATOM-PLUS系列的各种机型；滑环形式为高压滑环。2．间断式扫描即X射线球管的运动方式与前述相同，扫描时间为1s，检查床不动，此时球管旋转发射X射线；检查床移动时间1s，停止发射X射线。这样是扫描一层完毕后，检查床移动一次，临床上所获得的CT图像与普通CT图像是一致的，也是标准的横断面图像。这种机型比较多，其代表机型为美国通用电气公司生产的GECTprospeed，此机型为高速滑环式。另外还有与上述机型相同的机器，有德国西门子公司生产的SOMATOMAR．C、AR．T、AR．HPCT机，其滑环形式为低压滑环。3．螺旋型连续式多层扫描目前，比上述性能更高的机器已经投入临床使用，为螺旋连续式多层扫描，每扫描一周可采集多层数据，然后对数据进行处理和重建，即可显示扫描的多层图像，也就是人们所说的多层螺旋。也就是说在X射线球管每旋转一周所采集的数据可分多层进行处理和重建，充分运用了计算机的高速运算和对大量数据进行处理的功能，这样就大大提高了病人检查的速度，减少了照射计量，是当前CT机的发展方向。从根本上讲，螺旋型连续式CT机为高速滑环式CT机的演变，其X射线球管的热容量大，两者的原理是一样的。螺旋型连续式扫描与间断扫描的区别在于，螺旋型连续式扫描时检查床的移动一个是匀速运动；而间断式扫描时检查床是间断移动的，即扫描完一层，检查床移动一次，其移动的距离就是扫描的层厚。另外，根据滑环结构以及所提供的电力情况，又分为高压滑环和低压滑环两种。高压滑环的CT机，其高压发生器与普通CT机一致，有专门的高压发生器在外面，通过高压电缆连接到滑环上，然后经过高压滑环输送到X射线球管内。而低压滑环则是将高压发生器与X射线球管装在一起，成为一个整体，而且体积很小，安装在扫描机架内，并随扫描做旋转运动，其电源只是由变压器输出的动力电连接到滑环上，然后通过滑环输送到X射线发生系统。这种机型是目前临床应用比较广泛的，而且扫描速度很高，都在0．6s的扫描速度。-988-第四篇核磁系列（二）UFCT1984年由美国Imatron公司率先研制成功，直到近几年才逐步用于临床，适用于心脏和全身各部位的检查。X射线的产生采用最先进的电子技术（electronbeamtechnology），球管的阳极与阴极分离，从阴极的电子枪发射电子束，经加速形成高能电子束，再通过聚集和磁场偏转线圈，投射到呈210°弧形的阳极靶面，产生X射线束，代替传统的机械性旋转，扫描速度达到50ms。探测器则排列在与阳极靶面相对的位置。其扫描方式有以下3种：1．连续式扫描（cinema）采用多靶和探测器环在极短的时间内完成多层面（8个）和多幅图像（80幅）扫描，适用于心脏功能检查；2．触发式扫描（flowstudy）由门电路控制，分别用于心动周期的不同时相扫描，测定血流量；3．容积式扫描（volume）在一定的间隔时间内对感兴趣的脏器和部位进行扫描，用于形态诊断。（三）PET/CTPET/CT是2001年由美国GE公司首先研制成功的，是最新的全身PET扫描部分和螺旋CT机的组合；CT机除了可以独立完成诊断扫描、定位等功能外，还可以进行PET扫描的衰减校正：利用一台计算机系统进行数据处理和图像重建，这种PET/CT的有机结合，也同时提高了PET的诊断水平；这是目前影像学中在世界上最先进的机器。目前，国内已有10台PET机器，但都是单纯的PET，而不具备CT机和PET机器两者的结合。今年，德国西门子公司也研究出同类产品CT/PET，各项性能指标以及硬件配置将会更好。CT/PET机器能够提前做出肿瘤疾病的诊断。三、CT机的发展和趋势（一）扫描速度CT机的扫描时间在不断地缩短，经历了从低速到高速以及超高速的变化过程，以前的机器结构要想提高扫描速度是很困难的，连接的高压电缆和信号电缆必须使旋转扫描的X射线球管回转到起始位置才能进行下一次扫描；目前生产的滑环式CT机就不需要旋转的X射线球管回转的起始位置，可进行连续的一个方向旋转，其扫描速度已提高到1s，最快扫描速度现在已达到0.6s；UFCT扫描速度缩短至50ms。（二）计算机计算机在CT机中的应用和发展可以说是最快的，一方面，由于采用了大规模集成电路，元器件的集成化和微型化程度越来越高，使CT机的计算机体积明显缩小，运算速度大幅度提高：计算机体积由过去的一个房间那么大，缩小到现在还不到1立方米大小。因此，CT机所用计算机是向微型化发展，包括滑环式高速CT机，也多采用微型计算机；另外，除了在提高扫描速度上作了较大的改进以外，还运用计算机使采集的数据运算速度极快，图像的重建速度由数分钟缩短至数秒或实时完成，即扫描完一层，即可重建成512X512图像，-989-《最新国内外医疗器械实用维修手册》也就是说在扫描过程中即可达到动态和实时显像的目的。（三）探测器探测器的数量在增加，其类型由原来的晶体型发展到气体型，现在又由气体型向固体型方向发展，并以高密度集成化排列，增加探测器的数量，缩小探测系统的体积。目前使用的滑环式CT机探测器数量有704个。（四）功能由过去复杂的计算机操作和命令，变成现在不断增加和扩大的功能键以及应用范围：计算机应用界面更完备，均设有对话窗，错误信息显示和报告，自动化水平在迅速提高，操作程序更加简便。（五）X射线球管和高压发生器X射线球管的热容量在大大增加，以适应螺旋型快速扫描和动态扫描的需要。高压发生器的体积现在已做的很小，由原来只能安装在扫描机架外面单独的高压发生器，必须用高压电缆连接起来，发展到现在安装在扫描机架内，与X射线球管装在一起，并随球管一起旋转进行扫描，这种结构多用在低压滑环式CT机上。另外，就是高压发生器单独安装在扫描机架外面，其高压是通过扫描机架上的高压滑环连接到旋转扫描的X射线球管，这种结构是高压滑环式CT机。（六）图像空间分辨率（spatialresolution）在图像空间分辨率上已有了进一步的提高，从过去的3mm提高到0．35mm。在第1、2代到第3、4代CT机中，空间分辨率的提高比较显著，而到了高速CT机和超高速CT机之间，在分辨率上就无明显差别。影响空间分辨率提高的因素有许多，以探测器的数量和质量以及扫描矩阵的关系这些因素最为密切。扫描矩阵已由原来的128×128、256×256提高到512×512，现在最高已提高到矩阵1024×1024，原来的128×128和256×256矩阵已经淘汰落后。为提高空间分辨率除了上述分析的因素以外，还有矩阵的提高与计算机的功能和数据的处理关系密切。由于CT机以上几方面技术的不断改进，使得CT机在临床应用上更加方便自如，图像更加清晰，在各种冠状位、矢状位和其他位置的扫描和重建都非常方便，图像更加接近解剖，并可做到三维重建、图像旋转以及伪彩色技术处理。第二节CT机的基本结构CT机的基本结构包括：X射线发生系统、X射线探测系统、扫描机架、计算机系统、图像显示和记录部分、操作控制台以及必要的附属设备。其主要结构部分及相互关系如图4-1-1所示：-990-第四篇核磁系列图4-1-1CT机主要系统部件框图一、X射线发生系统X射线发生系统包括高压发生器、X射线球管、冷却系统及前准直器等。这个系统的主要目的是产生一个稳定的、高度准直的X射线束，即扇形束。（一）高压发生器它是为X射线的产生提供一个稳定的直流高压，其高压值的大小直接影响X射线能量值的变化，而X射线能量与吸收系数关系极为密切，因为只有在X射线能量稳定的情况下，才能准确地反映被扫描物体的X射线吸收系数，所以稳定的高压是CT成像质量的重要基础之一。在任何一种型号的CT机所应用的高压系统都必须采用高精度的反馈稳压措施，以达到CT机的技术要求。（二）X射线管CT机用的X射线管与一般普通X射线机所用X射线管相同，均为高度真空的二极管，也分为固定阳极和旋转阳极两种。固定阳极X射线管只能用于扫描速度慢、需要电流量小的第1、2代CT机；旋转阳极X射线球管适用于扫描速度快、需要电流量大的机器，这种X射线管的热容量也很大，如第3、4代CT机，它需要在很短的时间内（1s或数秒）产生足够的能量，并要求较高的电流值。由于X射线管在发生X射线时要产生大量的热能，其旋转阳极能使热能均匀地分布在整个圆形靶面上，一方面起保护作用，另一方面有助于散热。在X射线管结构上，钼靶阳极的X射线管靶面其耐热性能要高于普通阳极X射线管靶面。（三）冷却系统对于固定阳极X射线管采用油冷式的冷却系统即可以达到要求。对于旋转阳极X射线管来说，常需要将大量的热迅速散掉，多采用油—风冷却方式，即阳极靶面的热能首先传给周围的油，再经过高压油泵输送到散热器，散热器上有冷却风扇，这样将热能散到空气中去，-991-《最新国内外医疗器械实用维修手册》经过冷却的油再循环回到X射线球管中，以控制X射线球管的温度。由于第3、4代CT机扫描时间比较短，而且扫描间隔周期也短，故在短时间内要作多次扫