●　以前的CT机一般采用三相X线发生器。

●　CT对高压电源的稳定性要求很高，三相发生器大都采用高精度的稳压反馈措施。

●　三相高压发生器分为连续式和脉冲式，连续式主要用于第二代CT机；脉冲式主要用于第三代CT机。

●　现代CT机都采用体积小、效率高的高频发生器。由于体积小，发生器可被装入机架内的一个角落，有的CT机将发生器直接安装在旋转的机架上，与X线管机架同步旋转。

●　高频发生器于20世纪80年代起开始用于CT机、乳腺摄影机和移动式X线机等。它的工作原理是将低频、低压的交流电源转换成高频、高压电源，可产生500～25　000赫兹的高频，经整流和平滑后，其电压波动范围小于1%，而常规三相、十二脉冲发生器的波动范围为4%。

●　目前使用的高频发生器最大功率可达120千瓦（kW），kVp的范围一般为80～140千伏，X线管电流（mA）的范围一般是20～800毫安。

●　CT扫描X线射线源的要求是：①射线衰减。根据射线强度的不同，X射线能依据物体的原子序数、密度和厚度作不同的衰减；②穿透一个物体所需足够的射线量。X线管满足了上述两个基本要求。

●　X射线管由电子阴极、阳极和真空管套组成，其基本结构与常规X线机的X射线管相同，但额定功率较常规X射线管稍大。

●　CT用X射线管也可分为固定阳极和旋转阳极两种。固定阳极X射线管主要用于第一、第二代CT机中。

●　旋转阳极X射线管主要用于扇束扫描方式的第三、第四代CT机中，焦点大小约为1.0×1.0mm；高速旋转阳极管焦点约为0.6×0.6mm，阳极靶面材质多为钨、铼合金，转速为3600转/分，或10　000转/分。

●　现在螺旋CT扫描机的X射线管，一般都采用大功率的X射线管。X线管的管套采用金属和陶瓷作为绝缘材料，阳极靶面的直径可达到200mm，X线管整体质量的增加，也增加了X线管的热容量和散热率。阴极采用一根或者数根灯丝组成，吸气剂采用钡，吸收使用过程中产生的气体分子，确保了X线管的真空状态。

●　螺旋CT　X线管靶面的厚度也有所增加，并且使用了不同的材料，目的是为了提高阳极的热容量。以前的阳极使用全金属制造，现在有些X线管采用化学汽化沉淀石墨复合层和黄铜的复合阳极盘。由于石墨有很好的储热性能，使阳极的热容量提高。而最新的CT　X线管开始采用液体轴承来替代过去的滚轴轴承，液体轴承的主要成分是液态的镓基金属合金，采用液体轴承后，一方面能增加X线管的散热率，另一方面还能减少噪声和振动。

●　CT用X线管的产热量计算公式是：1.4×1kVp×1mA×1s。式中1.4是常数。将实际应用的参数分别代入上述公式并乘以常数1.4，即等于一次检查X线管产生的热量。该公式适用于三相和高频发生器，其中的时间是一次检查的总计扫描时间。单位是HU，1HU=1J（焦耳）。

●　此外，现代X线管为了提高热容量，还采用了所谓的“飞焦点”设计，即X线管阴极发出的电子束，曝光时交替使用，其变换速率约1.0ms，利用锯齿形电压波形的偏转，导致电子束的瞬时偏转，使高压发生时电子的撞击分别落在不同的阳极靶面上，从而提高了阳极的使用效率，并能提高成像的空间分辨力。

●　最新由西门子公司推出的CT用X线管称为电子束控管，即所谓的“零兆X线管”，英文商品名为“Stratontube”。该X线管的最主要改进是将阳极靶面从真空管中分离出来，使阳极靶的背面完全浸在循环散热的冷却油中，改变了以往阳极靶面的间接散热为直接散热，大大地提高了X线管的散热效率（与普通CT　X线管相比，散热率提高了5～10倍，为5MHU/分），满足了螺旋扫描长时间、连续工作的要求。由于散热效率的提高，阳极靶面的直径也可减小，电子束控管阳极靶的直径为120mm，普通CT　X线管阳极靶的直径通常可达200～300mm，阳极靶直径的减小同时使X线管的体积减小和重量减轻。第二个改进是旋转轴的改进，即以前所有的X线管只有阳极旋转，阴极部分是固定的。而“零兆X线管”的阴极部分也增加了一个轴承，与阳极靶面一起在真空管中同时旋转，这个改进也避免了X线管机械设计上的弱点，使阳极的机械旋转性能更稳定，并更有利于阳极旋转速度的提高。电子束控管的阴极结构有点类似于电子束CT的X线管，它产生的电子束须由偏转线圈聚焦和偏转一定的角度射向阳极靶面产生X射线。

●　CT的冷却系统一般有水冷却、风冷却和水、风冷却三种，各个公司在各种型号的CT机中分别采用其中的一种，并且这三种冷却系统各有优缺点。

●　如水冷却效果最好，但是装置复杂、结构庞大，需一定的安装空间和经常性地维护；风冷却效果最差，其他一些方面也正好与水冷却相反；而水、风冷则介于两者之间，目前新型的CT机多采用后者的冷却方式。

●　在CT扫描中，准直器有两个作用：

1.调节CT扫描的层厚；

2.减少患者的辐射剂量和改善CT图像的质量。

●　CT射线的辐射防护第一关是含铅的X线管外壳，通过X线管窗口出来的射线束初步形成了扇形束或锥形束。CT机中的准直器一般有两套：一套是X射线管端的准直器（或称患者前准直器），由固定的和可调节的几组叶片组成。在多层螺旋CT扫描机中，为了减少焦点半影现象，可调节的准直器叶片，一般都安装在尽可能远离X线管；另一套是探测器端的准直器（或称患者后准直器），同样由固定的和可调节的几组叶片组成，固定部分叶片的开口一般都等于或大于扫描中使用的最大层厚。前准直器主要控制患者的辐射剂量；后准直器主要控制扫描准直层厚。

●　从X线管发出的原发射线是一束包含不同能量的辐射，其中有不同数量的长波和短波。

●　在实际使用中，CT机所产生的X射线也是多能谱的。现在CT机中所使用的楔形补偿器（或称滤过器/板）的作用是：吸收低能量X射线，优化射线的能谱，减少患者的X射线剂量，并且使通过滤过后的X射线束，变成能量分布相对均匀的硬射线束。

●　对于CT而言，滤过有两个目的：去除长波X射线。由于长波X射线于成像无益，仅增加患者的射线剂量；经滤过后射线平均能增加、线质变硬和均一，通过物体后的射线硬化现象也因此趋于一致。

●　圆形物体（CT检查患者的横断面近似圆形）由于形状的原因，X线衰减吸收不一样，射线硬化的产生也有所差别，但这些变化探测器无法检测到，为了纠正射线硬化不一致的现象，CT扫描仪中使用了专用的滤过器。

●　第一代CT扫描机的楔形滤过器是一个方形、中间呈弧形凹陷的水箱。目前CT机的滤过器/板主要有：①X线管的固有滤过，通常为3mm厚的铝板，有时也使用0.1～0.4mm厚的铜板；②“适形”滤过器（如蝶形，bow-tie），形状为两面凹陷剖面观类似于蝴蝶形状的高密度物质，目的是适应人体形状射线衰减的需要。“蝶形”滤过器中心部分几乎无衰减射线的作用，而四周则有较强的衰减射线作用，它的主要作用是：滤除部分低能射线，同时也降低了到达探测器射线能的动态范围；其次减少“蝶形”周边与物体作用产生的散射线，降低了患者的辐射剂量。“蝶形”滤过器常采用特氟纶（Teflon，聚四氟乙烯）为材料，原因是这种物质原子序数低、密度高，非常适合作为“蝶形”滤过器的材料。X线管的固有滤过和“蝶形”滤过器通常都置于X线管的窗口前。

●　CT机中通常必须使用滤过器/板，但同时使用滤过器/板也增加了X线的输出量。

●　探测器的作用是接收X射线辐射并将其转换为可供记录的电信号。

●　探测器作为一种成像介质，必须要具有转换效率、响应时间、动态范围和稳定性等特性。

●　转换效率指探测器将X线光子俘获、吸收和转换成电信号的能力；

●　响应时间指两次X线照射之间探测器能够工作的间隔时间长度；

●　动态范围指在线性范围内接收到的最大信号与能探测到的最小信号的比值；

●　稳定性指探测器响应的前后一致性，如果探测器的稳定性较差，则CT机必须频繁地校准来保证信号输出的稳定。

●　目前临床应用CT机的探测器可分为固体和气体两大类，固体和气体的作用原理分别是：

固体探测器利用闪烁晶体将X射线转换成可见光，再把可见光转换成电子能；

气体探测器利用气体电离室直接将X射线转换成电子能。

●　固体探测器多采用闪烁晶体耦合一个光电倍增管组成，由闪烁晶体把X线转换为光信号，再用光电倍增管或高灵敏度荧电二极管接收，变成电信号送至信号采集处理器。通过探测器后的电信号实现了辐射能到电能之间的转换，其中闪烁晶体将辐射能转换为光能，光电倍增管中的光电阴极又将光能转换为电能。

●　早期的固体探测器采用碘化钠（NaI），使碘化钠晶体材料和光电倍增管耦合在一起，起到光电转换作用，但由于碘化钠有余辉，且动态范围有限，后又被锗酸铋（BGO）和钨酸镉（CdWO4）等取代，而光电倍增管则被固态的、光两极管闪烁晶体探测器所取代。

●　一般，20世纪70年代末至80年代初的CT机大都使用钨酸镉探测器，80年代至90年代初则改用闪烁晶体和高压氙气探测器。

●　光两极管探测器的主要部件是一个半导体，它有一个P-N结点，曝光时该结点允许电流通过，其前端有一光学镜片，用来聚焦从闪烁晶体到P-N结点的入射射线。当入射射线到达结点后，产生电子空穴对，电子移动到结点的N极，空穴则相应移动到P极，产生的电流量和入射线量成正比，由于两极管的输出量很小，通常光两极管探测器中还有一个放大器，此外，光两极管的响应速度也相当快，一般约在0.5～250纳秒之间。

●　固体探测器优点是灵敏度较高，有较高的光子转换效率。

●　缺点是相邻的探测器之间存在缝隙，X射线辐射的利用率相对较低；其次是晶体发光后余辉较长影响响应函数，使高低密度交界处的图像会产生拖尾伪影；最后是整个探测器阵列中的各个探测器不易做得完全一致，造成误差影响成像质量。

●　多层螺旋CT中最新的固体探测器是由两种新型的闪烁晶体材料耦合光两极管做成，它们分别是钨酸钙和高纯度的、稀土氧化物陶瓷。稀土氧化陶瓷实际上是掺杂了一些像钇、钆之类金属元素的超快速氧化陶瓷，其采用光学方法使这些材料和光两极管结合在一起。钨酸钙的转换效率和光子俘获能力是99%，动态范围为1　000　000∶1；而氧化稀土陶瓷的吸收效率也是99%，闪烁晶体的发光率却是钨酸钙的三倍。

●　第三代CT扫描机的气体探测器多采用高压氙气，利用气体电离的原理，入射的X射线使气体产生电离，然后测量电流的大小进而得到入射X射线的强度。

●　气体探测器通常做成一个密封的电离室，密封的气室内被加入约30个大气压，以增加气体分子的电离，电离室的上下夹面由陶瓷拼成，每个电离室两侧用薄钨片构成，中心收集电极也由钨片构成，而X射线入射面由薄铝片构成，所有的分隔相互联通。电离室内充满氙气，当入射X射线进入电离室后使氙气电离，其正电离子由中心收集电极接收，通过前置放大器放大后送入数据采集系统。电离室侧面的钨片对X射线有准直作用，可防止被检测物体产生的散射线进入电离室。

●　气体探测器的优点是：稳定性好、响应时间快、几何利用率高、无余辉产生。

●　气体探测器的主要缺点是吸收效率较低。其次是在制作工艺上只能做成单排的探测器阵列，无法做成多排的探测器阵列。故在多层螺旋CT中已不采用高压氙气探测器阵列。

●　一般而言，固体探测器的转换效率约95%，几何效率约40%～50%；气体探测器的几何效率约95%，转换效率约45%。总检测效率的计算公式是：总检测效率=几何效率×固有（转换）效率。

●　模数转换器是CT数据采集系统（Data Acquisition System，DAS）的主要组成部分。

●　CT最初探测到的模拟信号是连续的随时间变化而不断变化，它可由电压表读取或由示波器显示，但无法被计算机识别。

●　模数转换器的作用是将来自探测器的输出信号放大、积分后多路混合变为数字信号送入计算机处理。模数转换器由一个频率发生器和比较积分器组成，后者是一组固态电路，被称为“时钟”，它的作用是把模拟信号通过比较积分后转变成数字信号。同样数模转化器是上述的逆向运算，它的“时钟”电路根据输入的数字信号转换成相应的模拟信号。

●　模数和数模转换器有两个重要的参数——精度和速度。精度是指信号采样的精确程度，精度与分辨力有关，分辨力用量化级数或比特描述。速度是指信号的采集速度，也就是数字化一个模拟信号的时间。在模数和数模转换器中，信号采集速度与精确性始终是一对矛盾，即采样信号数字化的精确性越高，采集时间越长，反之，采集速度越快，采样的精确性则越低。

数据采集系统（Data Acquisition System，DAS）主要由模数转换器和信号放大器、数据传送器等共同组成，因其在CT成像系统中作用特殊，尤其在多排螺旋CT机中，故往往被列为一个系统。

数据采集系统是位于探测器与计算机之间电子器件，和探测器一起负责扫描后数据的采集和转换。

DAS的主要部件是模数转换器，主要作用有三个：

●　射线束测量，包括通过人体后的衰减射线和未通过人体的参考射线；

●　将这些数据编码成二进制数据；

●　将这些二进制数据送往计算机。

●　机架是一个与检查床相垂直安装的框架，里面安装各种成像部件。如滑环、X射线管、高压发生器、准直器、探测器和数据采集系统等。

●　机架的孔径和倾斜范围两项性能指标在应用中较为重要，孔径指机架的开口大小，多数CT机的机架孔径为70cm。机架必须能够倾斜，以适应不同患者情况和各种检查的需要，倾斜角度通常为±　12°～±　30°。

●　根据结构形状，滑环可有两种类型：盘状滑环和筒状滑环，盘状滑环的形状类似一个圆盘，其导通部分设在盘面上，而筒状滑环呈圆筒状，它的导通部分则位于圆筒的侧面。

●　导电刷通常有两种类型，金属导电刷和混合导电刷。金属导电刷采用导电的金属和滑环接触，每一道滑环有两个金属导电刷游离端与其接触，目的是增加可靠性和导电性。混合导电刷采用导电材料银石墨合金（又称碳刷）与滑环接触，同样，有两个导电刷游离端与滑环接触。

●　滑环的传导方式：根据X线产生部分接受电压的高低，可分为高压滑环和低压滑环。高压滑环通过滑环传递给产生X线的电压达上万伏，而低压滑环通过滑环传递给X线发生器的电压为数百伏。

●　低压滑环采用只有数百伏特的交流电源，根据X线发生控制信号，借助于导电刷将电流送入滑环。在低压滑环供电方式中，电流进入滑环后，由滑环将电流送入高压发生器，再由高压发生器把高电压送给X线管。低压滑环的X线发生器、X线管和其他控制单元全部都安装在机架的旋转部件上。

●　在高压滑环供电方式中，交流电源直接供电给高压发生器，由高压发生器将高电压送入滑环，然后再输送给X线管。高压滑环一般采用小型的、高频发生器，并且高压发生器不安装在旋转的机架上。高压滑环易发生高压放电导致高压噪音，影响数据采集系统并影响图像质量。低压滑环的X线发生器须装入扫描机架内，要求体积小、功率大的高频发生器。

●　目前，大多数厂家都采用低压滑环。

●　检查床的作用是准确地把患者送入预定或适当的位置上。

●　根据CT检查的需要，检查床有两个方面的要求——承重和床面材质，承重是确保特殊体型患者的检查需要；另外，床面材料必须由易被X线穿透、能承重和易清洗的碳素纤维组成。

●　检查床应能够上下运动，以方便患者上下，同时检查床还能够纵向移动，移动的范围应该能够作头部至大腿的CT扫描，床纵向的移动要相当平滑，精度要求也很高，绝对误差不允许超过正负0.5mm，一些高档CT机可达正负0.25mm。

●　为适应CT检查的需要，与X线束射出同方向的位置上有定位光源，以利于准确定位。

●　以往的CT计算机系统属于通用小型计算机，但随着计算机技术的飞速发展，小型计算机与微型计算机之间的差别已经很小，现在很多CT机包括多层螺旋CT都采用微型计算机作为CT的主计算机。

●　CT的计算机系统一般都具有运算速度快和存储量大这两个特点。

●　CT计算机的硬件通常包括输入输出设备、中央处理器（CPU）、阵列处理器、接口装置、反投影处理器、储存设备和通讯硬件。

●　CT的计算机还包括软件，并通过硬件执行指定的指令和任务。

●　CT重建计算机的作用主要是接受数据采集系统（DAS）的数字信号，并将接收到的数据处理重建成一幅横断面的图像。

●　CT的主计算机都具有协同处理的能力。协同处理的方式是：两个或两个以上大致相同的处理器各自执行一个或几个处理任务，协同处理的主要目的是加快处理速度或提高计算机的处理能力。

●　根据CT机和CT机制造厂商的不同，CT成像的处理方式有并行处理、分布式处理和管线样处理。

●　图像重建计算机以前称阵列处理器是CT计算机中一个很重要的部分。

●　图像重建计算机一般与主计算机相连，其本身不能独立工作，它的主要任务是在主计算机的控制下，进行图像重建等处理。

●　图像重建时，图像重建计算机接收由数据采集系统或磁盘送来的数据，进行运算后再送给主计算机，然后在监视器上显示。它与主计算机是并行工作的，图像重建计算机工作时，主机可执行自己的运算，而当图像重建计算机把数据运算的结果送给主机时，主机暂停自己的运算，处理图像重建计算机交给的工作。

●　显示器的作用是：通过键盘与计算机对话（其包括患者资料的输入、扫描过程的监控等）和扫描结果图像的显示。

●　显示器有黑白和彩色两种，通常显示图像都采用高分辨力的黑白显示器，文字部分的显示有的采用彩色显示器。

●　显示器的性能指标主要是显示分辨力，一般以点阵和线表示。

●　另外与显示分辨力有关的是重建后图像的显示矩阵、像素大小和灰阶位深等。

●　CT的图像存储设备分别由硬磁盘、磁带、软盘和光盘等组成，它们的功能是存储图像、保存操作系统及故障诊断软件等。

●　在硬件的设置上，硬盘、磁带和光盘等是分列的。通常一次扫描后，由数据采集系统采集的原始数据先存储于硬盘的缓冲区，待扫描完成后，经重建处理后的图像，再存入硬盘的图像存储区，从磁带、光盘等存取图像往往也通过硬盘作中介。

●　由于CT属于数字成像设备，为保证图像的动态范围，存储都采取数字二维像素阵列方式，每个像素点由若干与图像灰阶有关的比特组成。

●　多数情况下，CT图像的矩阵大小是512×512，深度是8～12个比特，灰阶范围是512（2 ⁸）～4096（2 ¹²）。

●　一般，一幅512×512×2字节的CT图像约需0.52MB的存储空间。