光学成像CT配套空压机

CT是计算机断层摄影术（Computed Tomography，CT）的简称，是继1895年伦琴发现X线以来，医学影像学发展的一次革命。

CT的发明可以追溯到1917年。当时，奥地利数学家雷登（J.Radon）提出了可通过从各方向的投影，并用数学方法计算出一幅二维或三维的重建图像的理论。

1967年，由考迈克（Allan Macleod Cormack）完成了CT图像重建相关的数学问题。亨斯菲尔德（Godfrey Newbold Hounsfield）在英国EMI实验中心进行了相关的计算机和重建技术的研究，用9天时间获得数据组，2.5小时成功地重建出一幅图像。

1971年9月，第一台CT装置安装在Atkinson-Morley医院。同年10月4日在安普鲁斯（Ambrose）医师的指导下做临床实验，检查了第一个患者。档时，每一幅图像的处理时间减少到20分钟左右。后来，借助微处理器使一幅图像的处理时间减少到4.5min，CT的临床实验获得了成功。

1972年4月，在英国放射学研究院年会上亨斯菲尔德和安普鲁斯宣读了关于CT的第1篇论文，宣告了CT机的诞生。同年10月，在北美放射学会年会（RSNA）上向宣布了这一在放射学具有划时代意义的发明。

1974年，美国George Town医学中心的工程师莱德雷（Ledley）设计出了全身CT扫描机，使CT不仅可用于颅脑，而且还可用于全身各个部位的影像学检查。

由于他们的成就，亨斯菲尔德于1972年获得了与工程学诺贝尔奖齐名的McRobert奖。1979年亨斯菲尔德和在塔夫茨大学从事CT图像重建研究工作的考迈克教授一起，获得了诺贝尔医学生理学奖。

1.2 CT的发展

自20世纪70年代初CT机问世以来，根据其发展的时序和构造性能，大致可分成五代，而发展到螺旋扫描方式的CT机，则不再以代称呼。

现将各代CT机的主要特点叙述如下：

1.2.1

第一代CT扫描机

第一代CT机为旋转-平移扫描方式属头颅专用机。X射线管是油冷固定阳极，扫描X射线束为笔形束，探测器一般是二到三个。扫描时X射线管和探测器环绕患者作旋转和同步直线平移运动，X射线管每次旋转1°，同时沿旋转反方向作直线运动扫描。下一次扫描，再旋转1°并重复前述扫描动作，直至完成180°以内的180个平行投影值。这种CT机结构的缺点是扫描时间长，一个断面需3~5分钟。

1.2.2

第二代CT扫描机

第二代CT机仍为旋转-平移扫描方式，扫描X射线束由笔形改为5°~20°的小扇形束，探测器增加到3~30个，平移扫描后的旋转角度由1°提高到扇形射线束夹角的度数，扫描的时间缩短到20~90秒。第二代CT与第一代CT机相比缩小了探测器的孔径、加大了矩阵和提高了采样的精确性，使图像质量有了明显的改善。

这种扫描方式的主要缺点是：由于探测器排列成直线，对于扇形的射线束而言，其中心和边缘部分的测量值不相等，需要作扫描后的校正，以避免伪影的出现，否则影响图像的质量。

1.2.3第三代CT扫描机

第三代CT机改变了扫描方式，为旋转/旋转方式。X射线束是30°~45°较宽的扇形束，探测器数目增加到300~800个，扫描时间进一步缩短到2~9秒或更短。这种方式的探测器或探测器阵列排列成彼此无空隙的弧形，数据的采集以X线管为焦点，随着X线管的旋转得到不同方位的投影，这种排列使扇形束的中心和边缘与探测器的距离相等，无需作距离测量差异的校正。

这种扫描方式的缺点是：扫描时需要对每一个相邻探测器的灵敏度差异进行校正。否则由于同步旋转的扫描运动会产生环形伪影。

所谓的旋转/旋转方式是X射线管作360°旋转扫描后，X线管和探测器系统仍需反向回到初始扫描位置，再作第二次扫描。近年发展的螺旋CT扫描方式，其基本结构仍归类为第三代CT扫描机。但是，它采用了滑环技术，取消了往复式的旋转，是单向的连续旋转。

1.2.4第四代CT扫描机 

第四代CT机的扫描方式只有球管的旋转。X射线束的扇形角比第三代CT扫描机更大，达50°~90°。因此，减少了X线球管的负载，使扫描速度可达1~5秒。此类的CT机具有更多的探测器，可达600~1500个，全部分布在360°的圆周上。扫描时，没有探测器运动，只有球管围绕患者作360°的旋转。第四代扫描方式与第三代CT机扫描的不同是，对于每一个探测器来说所得的投影值，相当于以该探测器为焦点，由X射线管旋转扫描一个扇形面而获得，故此种扫描方式也被称为反扇束扫描。

第四代CT机的探测器可获得多个方向的投影数据，故能较好地克服环形伪影。但随着第三代CT机探测器稳定性的提高，并在软件上采用了相应的措施后，第四代CT机探测器数量多且在扫描中不能充分发挥作用，相对于第三代CT机它已无明显的优越性。

1.2.5第五代CT扫描机 

第五代CT扫描机又称电子束CT，它的结构明显不同于前几代CT机。它由一个电子束X射线管、一组由864个固定探测器阵列和一个采样、整理、数据显示的计算机系统构成。最大的差别是X射线发射部分，它有一个电子枪、偏转线圈和处于真空中的半圆形钨靶。扫描时，电子束沿X射线管轴向加速，电磁线圈将电子束聚焦，并利用磁场使电子束瞬时偏转，分别轰击四个钨靶。扫描时间为30ms、50ms和100ms。由于探测器是排成两排216°的环形，一次扫描可得两层图像。且由于一次扫描分别轰击四个靶面，故总计一次扫描可得八个层面。

1.2.6螺旋CT扫描机 

螺旋CT机改变了以往扫描方式，是连续单向的旋转。射线束仍为大扇束。单层螺旋CT的螺旋扫描时间通常是1秒，而多层螺旋扫描的最短时间为0.37秒，一次扫描时间更短。单层螺旋CT的探测器数目与第三代CT机相比没有数量的增加和材料的改变。

但是，多层螺旋CT的探测器不仅在数量上有较大的增加，而且改用了超高速的稀土陶瓷材料，使射线的利用率大大提高，从原来的50%左右上升到99%。射线束角度没有什么大的改变，同以往的非螺旋CT扫描机。扫描层面在单层螺旋机中仍为每次一层，在多层螺旋机中一次扫描最多可达4层、8层、16层、64层甚至更多。结合层厚、扫描通道的组合运用，已可逐步满足动态器官如心脏等成像的需要。单层螺旋CT只是提高了连续扫描的能力，而多层螺旋CT不仅扫描速度快、覆盖范围大，而且几乎能作人体所有器官的CT检查。