CT机工作原理详解：断层扫描、装置结构与成像基础

CT（Computed Tomography，计算机断层扫描）是一种医学影像检查技术，其基本原理基于X线的吸收特性，通过计算机重建技术提供人体内部结构的三维图像。以下是关于CT机工作原理的详细介绍： **CT基本原理** 当X线管产生的高度准直的X射线束围绕人体某一特定部位作断面扫描时，部分X射线会被体内组织吸收，导致光子数量减少，剩余的X射线穿过人体后被探测器捕获。这些未被吸收的X射线强度变化反映了体内组织的密度差异。探测器将接收到的X射线信号转化为电信号，经放大、模拟信号处理后，输入电子计算机进行数据处理和数学重建，生成图像。 **CT装置的基本结构** CT机主要由以下几个关键部分组成： 1. **X线球管**：产生并发射X射线。 2. **扫描装置**：包含探测器，用于测量X射线强度的变化。 3. **信号转换、传输系统**：将模拟信号转换为数字信号以便计算机处理。 4. **机械运动装置**：如扫描机架、滑环和扫描床，确保X线束能在人体内精确移动。 - **扫描机架**：装有成像系统组件，包括X线管、高压发生器、准直器、探测器和数模采集系统（DAS），可以倾斜以适应不同角度扫描。 - **滑环**：一种无接触式的电力传输系统，通过铜制滑环和导电碳刷实现连续旋转中的电源供应。 5. **计算机系统**：负责数据处理和图像重建。 6. **图像显示装置**：将重建后的图像显示给医生进行诊断，同时可能有记录和储存系统。 **CT成像原理** 在CT成像中，核心概念包括： - **体素（voxel）**：在CT扫描中，体素是被扫描的最小体积单位，其尺寸通常为1mm x 1mm x 高度（如10mm、5mm等），代表了图像的空间分辨率。 - **像素（pixel）**：像素是构成图像的基本元素，与体素对应，是二维图像中的最小单元。像素值的衰减反映了组织的密度。 CT图像的形成基于吸收定律，通过比较每个像素点的衰减程度来重建体内的密度分布。在螺旋CT中，X线球管和探测器围绕人体进行连续旋转，同时床面平移，从而获取多角度的数据，提高图像质量和扫描速度。 **CT技术发展** 随着技术的进步，CT技术不断升级，例如： - **螺旋CT**：通过连续旋转和床面平移，实现了连续的数据采集，减少了图像的运动伪影，提高了图像的连续性和空间分辨率。 - **高通道数CT**：如64层或64排CT，意味着有更多的探测器或更高的数据采集能力，能够提供更精细的图像细节和更高的诊断准确性。 CT机的工作原理是利用X线的吸收特性，通过精确的探测和计算机处理，生成人体内部组织的断层图像，为医疗诊断提供了强大的工具。随着技术的发展，CT设备的功能和性能不断提高，成为现代医学影像学的重要基石。