文档介绍：医疗CT中CZT探测器的工作原理,以及对CZT材料的要求
医疗CT发展及其工作原理
一
医疗CT中CZT探测器的工作原理
二
主要内容
CZT探测器在
医CT中应用的优势
三
、CT工作原理
图1 投射X射线的发射源与探测器布置示意图
图2 新型螺旋CT
X射线围绕病人身体的待查部位做断层扫描
用高灵敏度的探测器阵列测量透过该断层的X射线强度
计算机算出小区域内的X射线吸收数值(CT值)
由图像显示器将不同的数据用不同的灰度级显示出来
CT成像原理:
图3、CT成像原理图
所谓的X-CT断层图像,就是一幅反映层面X射线吸收系数μ值的空间分布图。
X-CT的物理原理
单色X射线通过均匀物质时被吸收的规律为:
I=I0exp(-μx)
μ1
μ2
μ3
μn
x
I0
I
体素: CT利用人体不同组织对X 线的吸收不等,将人体被测层面分许多立方体小块,称为体素;
假设: 厚度均为x。
对于临床使用的低能X射线,各种元素的质量吸收系数近似的可用下式表示:
μm=kΖαλ3
μm:物质的线性吸收系数; Z:物质的原子序数;
λ:为X射线的波长; α:医用X 射线,。
对上式移项取对数,可得:
μ1 +μ2 +…+ μn=∑μi =x-1㏑(I/I0)
n
i=1
强度为I0的单色X射线通过第一个体素后的强度为:
I1=I0exp(-μ1x)
通过第二个体素后的强度为:
I2=I1exp(-μ2x)
=I0exp[-(μ1 +μ2) x]
依次类推,通过第n个体素后的强度为:
In= I0exp[-(μ1 +μ2 +…+ μn) x]
我们把重建层面分为n×n个体素的矩阵阵列(通常为256×256,512×512),体素越小,像素也越小,图像越细腻,携带的生物信息量就会越大。
在重建影像上采取了数学(卷积、反投影)的方法,以更进一步提高影像的质量。
CT数
μm-μw
μw
在图像重建的过程中,首先是计算每个体素的吸收系数,再将其转换为一个适当的图像像素值,这个图像像素值成为CT值。
CT值=k
μm-μw
μw
在多数CT中,k取1000;CT的单位为H
一个CT装置的密度分辨率为△H=5,% μw的密度差异,而胶片则望尘莫及。
水
空气
骨头
μ
1
2
CT值
0
-1000
+1000
医用CT的发展过程[1]
第一代
第二代
第三代
第四代
第五代
结构:
X射线管和探头作为一个整体,使用宽角度扇形X射线束,包围患者断层
特点:
进一步提高了扫描速度,将单帧扫描时间减到了2~3秒。
结构:
一个X射线管﹢一个探测器
缺点:
扫描速度慢,易产生运动伪像。
在第三CT机的基础上增加探测器的数目(约420~1500个),布满整个360°,仅X射线管旋转,使单帧扫描时间进一步缩短到2秒以下。
以X射线的磁偏转代替了原来X射线管的偏转,大大缩短了扫描时间,,从而提高了
对快速活动的器官的诊断能力。
结构:
多个探测器
特点:
单帧影像扫描时间缩短到20秒左右,但对腹部来说仍嫌太长。
第三代CT的工作原理
扫描方式:被扫描物体要适合于探测器视图范围,每成一层像X射线—探测器系统要旋转一次,然后以层宽为基础对被测物进行重新定位。
优点:时间短
缺点:生成图像中的固有光圈
图4 第三代工业CT 的工作原理