其實CT設備的發展與展望的問題并不復雜，但是又很多的朋友都不太了解ct設備的發展經歷了哪幾個主要階段，因此呢，今天小編就來為大家分享CT設備的發展與展望的一些知識，希望可以幫助到大家，下面我們一起來看看這個問題的分析吧！

本文目錄

1. ct設備的發展經歷了哪幾個主要階段
2. CT與核磁共振有何分別
3. 雙源CT詳細資料大全

一、ct設備的發展經歷了哪幾個主要階段

根據掃描獲取數據的不同方式，CT技術已經發展了五個階段，即五個階段幾代CT掃描。

在第一代CT中，使用單源單射線單探測器系統，系統對物體進行平行逐步運動掃描獲得N個投影值，并且通過M個刻度旋轉對象。

這種掃描方法只需旋轉180°的物體。

第一代CT機結構簡單，成本低，圖像清晰，但檢測效率低，很少用于工業CT。

第二代CT的產生是在第一代CT的基礎上發展起來的。

使用單光源小角度扇形光束多探頭。

射線風扇的光束形狀很小，探測器的數量很少，因此扇形光束不能完全包含物體的故障，并且掃描運動除了物體之外還需要M指數旋轉。被檢測到，射線扇形射束與探測器陣列框架相對。

測試對象還需要執行平移運動，直到它完全覆蓋測試對象，并獲得所需的成像數據。

第三代CT，它是單一的射線源，具有大扇形角，寬扇形光束和被檢查部分的全包掃描圖案。

有N個探測器對應于寬扇形光束，這確保了在一次索引中獲得N個投影計數，并且該對象僅經歷M個索引旋轉運動。

因此，第三代CT具有單一動作，良好的控制和高效率。從理論上講，樣品只需一次旋轉即可測試一個部分。

第四代CT也是一種大容量全容差，只有旋轉運動的掃描方法，但它有很多探測器形成一個固定環，只能由輻射源轉動實現掃描。

它的特點是掃描速度快，成本高。

卓茂科技檢測設備調試車間

第五代CT是一種用于實時檢測和生產控制系統的多源多檢測器。

源和檢測器分布在120°，工件和源不相對于彼此旋轉。這種CT技術既困難又昂貴，但與其他CT效率相比，它得到了顯著改善。

上述五種CT掃描方法是第二代和第三代ICT機器中最常用的方法。生成掃描，尤其是在第三代掃描模式下。

這是因為它只有一個動作并且易于控制。適用于檢測被檢物體直徑小的中小型產品，具有成本低，檢測效率高的優點。

二、CT與核磁共振有何分別

我先說幾句,CT成像是在X射線的基礎上運用計算機技術,使平面重疊的X像可以清晰一個平面一個平面的掃描.磁共振是原子核在強磁場中共振所得到的信號,然后經過圖象重建得到的,它可以在人體的各個平面成像.說白了,它的成像和掃描部位質子的多少有關.他們的區別主要是原理,設備,其成像特點,檢查技術,圖象的分析與診斷,及他們在臨床的應用.

CT的基本原理一、CT成像過程

X線成像是利用人體對X線的選擇性吸收原理，當X線透過人體后在熒光屏上或膠片上形成組織和器官的圖像，CT的成像也與之相仿。

CT掃描的過程是由高度準直的X線束環繞人體某一檢查部位作360度的橫斷面掃描的過程。檢查床平移時，X線從不同方向照射病人，穿過人體的X線束因有部分光子被人體吸收而發生衰減，未被吸收的光子穿透人體再經后準直由探測器接收。探測器接受了穿過人體以后的強弱不同的X線，轉換為自信號由數據采集系統(data acquisition system，DAS)進行采集。大量接收到模擬信號信息通過模數（A/D）轉換器轉換為數字信號輸入電子計算機進行處理運算。經過初步處理的成為采集的原始數據(raw data)，原始數據經過卷曲、濾過處理，其后稱為濾過后的原始數據(6lteredrawdata)。由數模（D/A）轉換器通過不同的灰階在顯示屏上顯像從而獲得該部位橫斷面的解剖結構圖象，即CT橫斷面圖象。

因此，CT檢查得到的是反應人體組織結構分布的數字影象，從根本上克服了常規X線檢查圖像前后重疊的缺陷，使醫學影像診斷學檢查有了質的飛躍。

二、CT成像的基本原理

通常，探測器所接受到的射線信號的強弱，取決于該部位的人體截面內組織的密度。密度高的組織，例如骨骼吸收X線較多，探測器接收到的信號較弱；密度較低的組織，例如脂肪、空腔臟器等吸收X線較少，探測器獲得的信號較強。這種不同組織對X線吸收值不同的性質可用組織的吸收系數μ來表示，所以探測器所接收到的信號強弱所反映的是人體組織不同的μ值。而CT正是利用X線穿透人體后的衰減特性作為其診斷疾病的依據。

X線穿透人體后的衰減遵守指數衰減規律I=I0e-μd。

式中：I為通過人體吸收后衰減的X線強度；I0為入射X線強度；μ為接收X線照射組織的線性吸收系數；d為受檢部位人體組織的厚度。

通過電子計算機運算列出人體組織受檢層面的吸收系數，并將之分布在合成圖象的柵狀陣列即矩陣的方格（陣元）內。矩陣上每個陣元相當于重建圖象上的一個圖象點，稱為像素（pixel）。CT的成像過程就是求出每個像素的衰減系數的過程。如果像素越小、探測器數目越多，計算機所測出的衰減系數就越多、越精確，重建出的圖象也就越清晰。目前，CT機的矩陣多為256×256，512×512，其乘積即為每個矩陣所包含的像素數

核磁共振成像

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人腦縱切面的核磁共振成像核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging，簡稱NMRI），又稱自旋成像（spin imaging），也稱磁共振成像、磁振造影（Magnetic Resonance Imaging，簡稱MRI），是利用核磁共振（nuclear magnetic resonnance，簡稱NMR）原理，依據所釋放的能量在物質內部不同結構環境中不同的衰減，通過外加梯度磁場檢測所發射出的電磁波，即可得知構成這一物體原子核的位置和種類，據此可以繪制成物體內部的結構圖像。

將這種技術用于人體內部結構的成像，就產生出一種革命性的醫學診斷工具。快速變化的梯度磁場的應用，大大加快了核磁共振成像的速度，使該技術在臨床診斷、科學研究的應用成為現實，極大地推動了醫學、神經生理學和認知神經科學的迅速發展。

從核磁共振現象發現到MRI技術成熟這幾十年期間，有關核磁共振的研究領域曾在三個領域（物理、化學、生理學或醫學）內獲得了6次諾貝爾獎，足以說明此領域及其衍生技術的重要性。

目錄 [隱藏]

1物理原理

1.1原理概述

1.2數學運算

2系統組成

2.1 NMR實驗裝置

2.2 MRI系統的組成

2.2.1磁鐵系統

2.2.2射頻系統

2.2.3計算機圖像重建系統

2.3 MRI的基本方法

3技術應用

3.1 MRI在醫學上的應用

3.1.1原理概述

3.1.2磁共振成像的優點

3.1.3 MRI的缺點及可能存在的危害

3.2 MRI在化學領域的應用

3.3磁共振成像的其他進展

4諾貝爾獲獎者的貢獻

5未來展望

6相關條目

6.1磁化準備

6.2取像方法

6.3醫學生理性應用

7參考文獻

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物理原理

通過一個磁共振成像掃描人類大腦獲得的一個連續切片的動畫，由頭頂開始，一直到基部。[編輯]

原理概述

核磁共振成像是隨著計算機技術、電子電路技術、超導體技術的發展而迅速發展起來的一種生物磁學核自旋成像技術。醫生考慮到患者對“核”的恐懼心理，故常將這門技術稱為磁共振成像。它是利用磁場與射頻脈沖使人體組織內進動的氫核（即H+）發生章動產生射頻信號，經計算機處理而成像的。

原子核在進動中，吸收與原子核進動頻率相同的射頻脈沖，即外加交變磁場的頻率等于拉莫頻率，原子核就發生共振吸收，去掉射頻脈沖之后，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以電磁波的形式發射出來，稱為共振發射。共振吸收和共振發射的過程叫做“核磁共振”。

核磁共振成像的“核”指的是氫原子核，因為人體的約70%是由水組成的，MRI即依賴水中氫原子。當把物體放置在磁場中，用適當的電磁波照射它，使之共振，然后分析它釋放的電磁波，就可以得知構成這一物體的原子核的位置和種類，據此可以繪制成物體內部的精確立體圖像。

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數學運算

原子核帶正電并有自旋運動，其自旋運動必將產生磁矩，稱為核磁矩。研究表明，核磁矩μ與原子核的自旋角動量S成正比，即

式中γ為比例系數，稱為原子核的旋磁比。在外磁場中，原子核自旋角動量的空間取向是量子化的，它在外磁場方向上的投影值可表示為

m為核自旋量子數。依據核磁矩與自旋角動量的關系，核磁矩在外磁場中的取向也是量子化的，它在磁場方向上的投影值為

對于不同的核，m分別取整數或半整數。在外磁場中，具有磁矩的原子核具有相應的能量，其數值可表示為

式中B為磁感應強度。可見，原子核在外磁場中的能量也是量子化的。由于磁矩和磁場的相互作用，自旋能量分裂成一系列分立的能級，相鄰的兩個能級之差ΔE=γhB。用頻率適當的電磁輻射照射原子核，如果電磁輻射光子能量hν恰好為兩相鄰核能級之差ΔE，則原子核就會吸收這個光子，發生核磁共振的頻率條件是：

式中ν為頻率，ω為角頻率。對于確定的核，旋磁比γ可被精確地測定。可見，通過測定核磁共振時輻射場的頻率ν，就能確定磁感應強度；反之，若已知磁感應強度，即可確定核的共振頻率。

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系統組成

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NMR實驗裝置

采用調節頻率的方法來達到核磁共振。由線圈向樣品發射電磁波，調制振蕩器的作用是使射頻電磁波的頻率在樣品共振頻率附近連續變化。當頻率正好與核磁共振頻率吻合時，射頻振蕩器的輸出就會出現一個吸收峰，這可以在示波器上顯示出來，同時由頻率計即刻讀出這時的共振頻率值。核磁共振譜儀是專門用于觀測核磁共振的儀器，主要由磁鐵、探頭和譜儀三大部分組成。磁鐵的功用是產生一個恒定的磁場；探頭置于磁極之間，用于探測核磁共振信號；譜儀是將共振信號放大處理并顯示和記錄下來。

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MRI系統的組成

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磁鐵系統

靜磁場：當前臨床所用超導磁鐵，磁場強度有0.5到4.0T，常見的為1.5T和3.0T，另有勻磁線圈（shim coil）協助達到高均勻度。

梯度場：用來產生并控制磁場中的梯度，以實現NMR信號的空間編碼。這個系統有三組線圈，產生x、y、z三個方向的梯度場，線圈組的磁場疊加起來，可得到任意方向的梯度場。

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射頻系統

射頻（RF）發生器：產生短而強的射頻場，以脈沖方式加到樣品上，使樣品中的氫核產生NMR現象。

射頻（RF）接收器：接收NMR信號，放大后進入圖像處理系統。

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計算機圖像重建系統

由射頻接收器送來的信號經A/D轉換器，把模擬信號轉換成數學信號，根據與觀察層面各體素的對應關系，經計算機處理，得出層面圖像數據，再經D/A轉換器，加到圖像顯示器上，按NMR的大小，用不同的灰度等級顯示出欲觀察層面的圖像。

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MRI的基本方法

選片梯度場Gz

相編碼和頻率編碼

圖像重建

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技術應用

3D MRI[編輯]

MRI在醫學上的應用

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原理概述

氫核是人體成像的首選核種：人體各種組織含有大量的水和碳氫化合物，所以氫核的核磁共振靈活度高、信號強，這是人們首選氫核作為人體成像元素的原因。NMR信號強度與樣品中氫核密度有關，人體中各種組織間含水比例不同，即含氫核數的多少不同，則NMR信號強度有差異，利用這種差異作為特征量，把各種組織分開，這就是氫核密度的核磁共振圖像。人體不同組織之間、正常組織與該組織中的病變組織之間氫核密度、弛豫時間T1、T2三個參數的差異，是MRI用于臨床診斷最主要的物理基礎。

當施加一射頻脈沖信號時，氫核能態發生變化，射頻過后，氫核返回初始能態，共振產生的電磁波便發射出來。原子核振動的微小差別可以被精確地檢測到，經過進一步的計算機處理，即可能獲得反應組織化學結構組成的三維圖像，從中我們可以獲得包括組織中水分差異以及水分子運動的信息。這樣，病理變化就能被記錄下來。

人體2/3的重量為水分，如此高的比例正是磁共振成像技術能被廣泛應用于醫學診斷的基礎。人體內器官和組織中的水分并不相同，很多疾病的病理過程會導致水分形態的變化，即可由磁共振圖像反應出來。

MRI所獲得的圖像非常清晰精細，大大提高了醫生的診斷效率，避免了剖胸或剖腹探查診斷的手術。由于MRI不使用對人體有害的X射線和易引起過敏反應的造影劑，因此對人體沒有損害。MRI可對人體各部位多角度、多平面成像，其分辨力高，能更客觀更具體地顯示人體內的解剖組織及相鄰關系，對病灶能更好地進行定位定性。對全身各系統疾病的診斷，尤其是早期腫瘤的診斷有很大的價值。

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磁共振成像的優點

與1901年獲得諾貝爾物理學獎的普通X射線或1979年獲得諾貝爾醫學獎的計算機層析成像（computerized tomography, CT）相比，磁共振成像的最大優點是它是目前少有的對人體沒有任何傷害的安全、快速、準確的臨床診斷方法。如今全球每年至少有6000萬病例利用核磁共振成像技術進行檢查。具體說來有以下幾點：

對人體沒有游離輻射損傷；

各種參數都可以用來成像，多個成像參數能提供豐富的診斷信息，這使得醫療診斷和對人體內代謝和功能的研究方便、有效。例如肝炎和肝硬化的T1值變大，而肝癌的T1值更大，作T1加權圖像，可區別肝部良性腫瘤與惡性腫瘤；

通過調節磁場可自由選擇所需剖面。能得到其它成像技術所不能接近或難以接近部位的圖像。對于椎間盤和脊髓，可作矢狀面、冠狀面、橫斷面成像，可以看到神經根、脊髓和神經節等。能獲得腦和脊髓的立體圖像，不像CT（只能獲取與人體長軸垂直的剖面圖）那樣一層一層地掃描而有可能漏掉病變部位；

能診斷心臟病變，CT因掃描速度慢而難以勝任；

對軟組織有極好的分辨力。對膀胱、直腸、子宮、陰道、骨、關節、肌肉等部位的檢查優于CT；

原則上所有自旋不為零的核元素都可以用以成像，例如氫（1H）、碳（13C）、氮（14N和15N）、磷（31P）等。

人類腹部冠狀切面磁共振影像[編輯]

MRI的缺點及可能存在的危害

雖然MRI對患者沒有致命性的損傷，但還是給患者帶來了一些不適感。在MRI診斷前應當采取必要的措施，把這種負面影響降到最低限度。其缺點主要有：

和CT一樣，MRI也是解剖性影像診斷，很多病變單憑核磁共振檢查仍難以確診，不像內窺鏡可同時獲得影像和病理兩方面的診斷；

對肺部的檢查不優于X射線或CT檢查，對肝臟、胰腺、腎上腺、前列腺的檢查不比CT優越，但費用要高昂得多；

對胃腸道的病變不如內窺鏡檢查；

掃描時間長，空間分辨力不夠理想；

由于強磁場的原因，MRI對諸如體內有磁金屬或起搏器的特殊病人卻不能適用。

MRI系統可能對人體造成傷害的因素主要包括以下方面：

強靜磁場：在有鐵磁性物質存在的情況下，不論是埋植在患者體內還是在磁場范圍內，都可能是危險因素；

隨時間變化的梯度場：可在受試者體內誘導產生電場而興奮神經或肌肉。外周神經興奮是梯度場安全的上限指標。在足夠強度下，可以產生外周神經興奮（如刺痛或叩擊感），甚至引起心臟興奮或心室振顫；

射頻場（RF）的致熱效應：在MRI聚焦或測量過程中所用到的大角度射頻場發射，其電磁能量在患者組織內轉化成熱能，使組織溫度升高。RF的致熱效應需要進一步探討，臨床掃瞄儀對于射頻能量有所謂“特定吸收率”（specific absorption rate, SAR）的限制；

噪聲：MRI運行過程中產生的各種噪聲，可能使某些患者的聽力受到損傷；

造影劑的毒副作用：目前使用的造影劑主要為含釓的化合物，副作用發生率在2%-4%。

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MRI在化學領域的應用

MRI在化學領域的應用沒有醫學領域那么廣泛，主要是因為技術上的難題及成像材料上的困難，目前主要應用于以下幾個方面：

在高分子化學領域，如碳纖維增強環氧樹脂的研究、固態反應的空間有向性研究、聚合物中溶劑擴散的研究、聚合物硫化及彈性體的均勻性研究等；

在金屬陶瓷中，通過對多孔結構的研究來檢測陶瓷制品中存在的砂眼；

在火箭燃料中，用于探測固體燃料中的缺陷以及填充物、增塑劑和推進劑的分布情況；

在石油化學方面，主要側重于研究流體在巖石中的分布狀態和流通性以及對油藏描述與強化采油機理的研究。

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磁共振成像的其他進展

核磁共振分析技術是通過核磁共振譜線特征參數（如譜線寬度、譜線輪廓形狀、譜線面積、譜線位置等）的測定來分析物質的分子結構與性質。它可以不破壞被測樣品的內部結構，是一種完全無損的檢測方法。同時，它具有非常高的分辨本領和精確度，而且可以用于測量的核也比較多，所有這些都優于其它測量方法。因此，核磁共振技術在物理、化學、醫療、石油化工、考古等方面獲得了廣泛的應用。

磁共振顯微術（MR microscopy, MRM/μMRI）是MRI技術中稍微晚一些發展起來的技術，MRM最高空間分辨率是4μm，已經可以接近一般光學顯微鏡像的水平。MRM已經非常普遍地用作疾病和藥物的動物模型研究。

活體磁共振能譜（in vivo MR spectroscopy, MRS）能夠測定動物或人體某一指定部位的NMR譜，從而直接辨認和分析其中的化學成分。

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諾貝爾獲獎者的貢獻

2003年10月6日，瑞典卡羅林斯卡醫學院宣布，2003年諾貝爾生理學或醫學獎授予美國化學家保羅·勞特布爾（Paul C. Lauterbur）和英國物理學家彼得·曼斯菲爾德（Peter Mansfield），以表彰他們在醫學診斷和研究領域內所使用的核磁共振成像技術領域的突破性成就。

勞特布爾的貢獻是，在主磁場內附加一個不均勻的磁場，把梯度引入磁場中，從而創造了一種可視的用其他技術手段卻看不到的物質內部結構的二維結構圖像。他描述了怎樣把梯度磁體添加到主磁體中，然后能看到沉浸在重水中的裝有普通水的試管的交叉截面。除此之外沒有其他圖像技術可以在普通水和重水之間區分圖像。通過引進梯度磁場，可以逐點改變核磁共振電磁波頻率，通過對發射出的電磁波的分析，可以確定其信號來源。

曼斯菲爾德進一步發展了有關在穩定磁場中使用附加的梯度磁場理論，推動了其實際應用。他發現磁共振信號的數學分析方法，為該方法從理論走向應用奠定了基礎。這使得10年后磁共振成像成為臨床診斷的一種現實可行的方法。他利用磁場中的梯度更為精確地顯示共振中的差異。他證明，如何有效而迅速地分析探測到的信號，并且把它們轉化成圖像。曼斯菲爾德還提出了極快速的梯度變化可以獲得瞬間即逝的圖像，即平面回波掃描成像（echo-planar imaging, EPI）技術，成為20世紀90年代開始蓬勃興起的功能磁共振成像（functional MRI, fMRI）研究的主要手段。

雷蒙德·達馬蒂安的“用于癌組織檢測的設備和方法”值得一提的是，2003年諾貝爾物理學獎獲得者們在超導體和超流體理論上做出的開創性貢獻，為獲得2003年度諾貝爾生理學或醫學獎的兩位科學家開發核磁共振掃描儀提供了理論基礎，為核磁共振成像技術鋪平了道路。由于他們的理論工作，核磁共振成像技術才取得了突破，使人體內部器官高清晰度的圖像成為可能。

此外，在2003年10月10日的《紐約時報》和《華盛頓郵報》上，同時出現了佛納（Fonar）公司的一則整版廣告：“雷蒙德·達馬蒂安（Raymond Damadian），應當與彼得·曼斯菲爾德和保羅·勞特布爾分享2003年諾貝爾生理學或醫學獎。沒有他，就沒有核磁共振成像技術。”指責諾貝爾獎委員會“篡改歷史”而引起廣泛爭議。事實上，對MRI的發明權歸屬問題已爭論了許多年，而且爭得頗為激烈。而在學界看來，達馬蒂安更多是一個生意人，而不是科學家。

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未來展望

人腦是如何思維的，一直是個謎。而且是科學家們關注的重要課題。而利用MRI的腦功能成像則有助于我們在活體和整體水平上研究人的思維。其中，關于盲童的手能否代替眼睛的研究，是一個很好的樣本。正常人能見到藍天碧水，然后在大腦里構成圖像，形成意境，而從未見過世界的盲童，用手也能摸文字，文字告訴他大千世界，盲童是否也能“看”到呢？專家通過功能性MRI，掃描正常和盲童的大腦，發現盲童也會像正常人一樣，在大腦的視皮質部有很好的激活區。由此可以初步得出結論，盲童通過認知教育，手是可以代替眼睛“看”到外面世界的。

快速掃描技術的研究與應用，將使經典MRI成像方法掃描病人的時間由幾分鐘、十幾分鐘縮短至幾毫秒，使因器官運動對圖像造成的影響忽略不計；MRI血流成像，利用流空效應使MRI圖像上把血管的形態鮮明地呈現出來，使測量血管中血液的流向和流速成為可能；MRI波譜分析可利用高磁場實現人體局部組織的波譜分析技術，從而增加幫助診斷的信息；腦功能成像，利用高磁場共振成像研究腦的功能及其發生機制是腦科學中最重要的課題。有理由相信，MRI將發展成為思維閱讀器。

20世紀中葉至今，信息技術和生命科學是發展最活躍的兩個領域，專家相信，作為這兩者結合物的MRI技術，繼續向微觀和功能檢查上發展，對揭示生命的奧秘將發揮更大的作用。

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相關條目

核磁共振

射頻

射頻線圈

梯度磁場

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磁化準備

反轉回復（inversion recovery）

飽和回覆（saturation recovery）

驅動平衡（driven equilibrium）

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取像方法

自旋回波（spin echo）

梯度回波（gradient echo）

平行成像（parallel imaging）

面回波成像（echo-planar imaging, EPI）

定常態自由進動成像（steady-state free precession imaging, SSFP）

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醫學生理性應用

磁振血管攝影（MR angiography）

磁振膽胰攝影（MR cholangiopancreatogram, MRCP）

擴散權重影像（diffusion-weighted image）

擴散張量影像（diffusion tensor image）

灌流權重影像（perfusion-weighted image）

功能性磁共振成像（functional MRI, fMRI）

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參考文獻

傅杰青〈核磁共振——獲得諾貝爾獎次數最多的一個科學專題〉《自然雜志》, 2003,(06):357-261

別業廣、呂樺〈再談核磁共振在醫學方面的應用〉《物理與工程》, 2004,(02):34, 61

金永君、艾延寶〈核磁共振技術及應用〉《物理與工程》, 2002,(01):47-48, 50

劉東華、李顯耀、孫朝暉〈核磁共振成像〉《大學物理》, 1997,(10):36-39, 29

阮萍〈核磁共振成像及其醫學應用〉《廣西物理》, 1999,(02):50-53, 28

Lauterbur P C Nature, 1973, 242:190

黃衛華〈走近核磁共振〉《醫藥與保健》, 2004,(03):15

葉朝輝〈磁共振成像新進展〉《物理》, 2004,(01):12-17

田建廣、劉買利、夏照帆、葉朝輝〈磁共振成像的安全性〉《波譜學雜志》, 2002,(06):505-511

蔣子江〈核磁共振成像NMRI在化學領域中的應用〉《化學世界》, 1995,(11):563-565

樊慶福〈核磁共振成像與諾貝爾獎〉《上海生物醫學工程》, 2003,(04):封三

三、雙源CT詳細資料大全

英文全稱為Dual Source CT（DSCT），是一種通過兩套X射線球管系統和兩套探測器系統同時采集人體圖像的CT裝置。

基本介紹中文名：雙源CT外文名：dual-source computer tomography專業：醫學成像技術背景,CT技術發展歷史,DSCT開發背景,結構,工作原理,套用,輻射劑量,結語與展望,背景自英國工程師 Hounsfield于 1972年研制成功第一臺 CT機起，醫學影像領域出現了一次又一次的技術革命。 2004年以前，CT技術的發展主要是在球管和探測器運動方式以及射線束覆蓋范圍上的變革，直至 2005年西門子推出全球首臺雙源 CT( dua-l source computer tomography, DSCT)，使得 CT成像技術才有了更進一步的發展，CT心血管成像才能與數字減影血管造影( digital subtraction angiography，DSA)相媲美，并極大地降低了常規 CT心血管成像假陽性的機率。 2006年中國北京協和醫院率先引進了中國第一臺雙源CT。目前除開展一些常規檢查外,主要還用于心血管檢查、肺結節的計算機輔助檢測、胸痛三聯征檢查、體部灌注成像和結腸仿真內鏡等，均取得了良好的效果。開展的研究性工作主要是利用其獨有的雙能量成像技術，包括體內結石成分及性質的鑒別、肌腱與韌帶的 CT重建成像、急性肺栓塞的早期診斷。 CT技術發展歷史 CT技術的發展按 X射線束的形狀及掃描方式不同，被公認為經歷了以下 5次大的技術變革：單束平移-旋轉方式；窄扇形束-平移旋轉方式；寬扇形束旋轉-方式；寬扇形束靜止-旋轉方式；電子束 CT。 20世紀 80年代主要是掃描速度的角逐，在此期間，碳刷和滑環技術的出現促成了螺旋 CT的誕生，并迅速取代了單一的橫斷面 CT。 20世紀 90年代至21世紀初，CT技術的發展又以努力增加縱軸覆蓋范圍為目標，先后出現了 4/16/32/40層 CT機。直到 2004年，西門子推出全球首臺 64層螺旋 CT機( SOMATOM Sensation 64)。此后，鑒于諸多機械制造方面的限制，許多專家認為 CT機已發展到了極點。但次年西門子在北美放射學年會( RSNA)上又推出了全球首臺 DSCT系統( SOMATOM De finition)，徹底打破了傳統的 CT技術理念，引發了 CT史上的一次新革命。 DSCT開發背景 CT自誕生后很快就被套用于臨床檢查，尤其是螺旋 CT出現后被廣泛套用于人體各個部位的檢查和診斷。但對于運動器官如肺、胃腸道、大動脈，尤其是心臟來說，一次檢查必須要求在有限的時間內完成，且要盡可能保證掃描期間患者無呼吸運動。否則，輕者會出現影像模糊、鋸齒狀偽影，重者根本得不到具有診斷意義的圖像，檢查無法完成。另外，空間解析度也是一個重要參數，同樣影響診斷的正確率。鑒于以上技術限制，西門子拋開了傳統的技術理念，在成熟的 SOMATOM Sensation 64技術和 Straton零兆金屬球管的基礎上，在機架內整合了兩套64層圖像數據采集系統，使得整個機架在完成 90b旋轉后即可獲得一幅優質影像。機架旋轉 1周為0. 33 s，但只需完成 90b旋轉后即可完成圖像采集，所以其時間解析度達到了 83 ms，實現了單扇區數據的采集和重建，克服了”多扇區重建技術“帶來的諸多弊端，極大地提升了圖像質量，提高了診斷正確率，這套裝置即為世人注目的 DSCT。圖1德國西門子雙源CT結構結構 DSCT整機基本構成包括 2個主機電氣柜( 1主1輔)、機架、檢查床、水冷系統、成像控制系統( imagecontro l system, ICS)、圖像重建系統( im age reconstructionsystem, IRS)及圖像后處理系統等。核心部分主要是 2套既相互獨立，又相互聯系的數據采集系統。主要有 2個相互獨立的高壓發生器 A和 B，2個 Straton零兆金屬球管 A和 B，2組超高速稀土陶瓷探測器 A和B及 2套相對應的數據采集裝置 A和 B組成。除 2套探測器因受機架內可利用有效空間的限制，橫向上的長度不同，故而導致有效探測野( FOV)不同外，其余同類部件完全相同。高壓發生器 2個，每個最高功率可達 80 kW，當DSCT 2套采集系統同時工作時，最高功率可達 160kW，遠高于普通 64層 CT機。 X線球管 2個，球管 A和球管 B均是西門子擁有專利技術的 Straton零兆金屬球管，最大電壓 140kV，最大功率 80 kW，最大電流 666 mA，包括 X射線管組件、偏轉電子系統和冷卻裝置。轉子部分直接由發動機驅動,并在較大程度上旋轉對稱。陰極帶有可選擇設定的獨立發射系統、偏轉電子系統，實現了 Z軸方向上的飛焦點技術,焦點額定值為 0. 6*0. 6及 0. 8* 0. 9。冷卻系統是單獨的機械組件，不同于 X射線管組件,通過可以彎曲的油管相連。陽極靶面直接與循環油相接觸,因而實現陽極直接冷卻,陽極熱容量高達 6. 5 MHU/min( 4. 8 MJ/min),堪稱“零兆球管”。用戶在使用中完全不必再為球管的熱容量擔心，可以實現高功率、大范圍的連續掃描，甚至可以在保證空間解析度的前提下一次性完成對患者的全身掃描。 2組超高速稀土陶瓷探測器,每組均由 40排探測器組成,中間32排準直寬度為 0. 6 mm，兩邊各有4排準直寬度為 1. 2 mm的探測器。其中一個弧度為約 60b的主探測器組，且與球管 A相對應，另一個弧度為約 32b的輔助探測器組，與球管 B相對應。由于機架內部空間有限，使得 2套探測器橫向長度不同，因此掃描覆蓋野不同。 DSCT具有 78 cm的大機架孔徑及 200 cm的掃描范圍，擴展了臨床的套用范圍。機架運動部分和多螺旋 CT一樣，也是采用了碳刷和低壓滑環技術，但與它們不同的是旋轉部分采用了電磁直接驅動技術。工作原理兩套X射線的發生裝置和兩套探測器系統呈一定角度安裝在同一平面，進行同步掃描。兩套X射線球管既可發射同樣電壓的射線也可以發射不同電壓的射線，從而實現數據的整合或分離。不同的兩組數據對同一器官組織的分辨能力是不一樣的，通過兩組不同能量的數據從而可以分離普通CT所不能分離或顯示的組織結構。即能量成像。如果是兩組數據以同樣的電壓的電流值掃描則可以將兩組數據進行整合，快速獲得同一部位的組織結構形態，突破普通CT的速度極限。 DSCT有兩種工作模式，即單源模式和雙源模式，均可通過控制臺進行相關設定。單源模式時主要數據采集與重建系統 A工作，數據采集與重建系統B處于關閉狀態。此時與一臺普通 64層 CT機無異，即由球管 A發射 X射線，經受檢者衰減后被探測器 A接收，然后再經相應的圖像處理和重建后產生相應部位的 CT圖像。1次掃描(即 1個采集周期)球管和探測器組至少要旋轉 180b才能獲得足夠的數據，重建出圖像，最多可獲得 64層圖像。定位像及頭頸部、胸腹部及四肢等一些常規平掃、增強掃描常采用單源模式。雙源模式時， 2套數據采集與重建系統同時工作，2套球管與探測器組合，各自獨立發射及接收射線，獨立完成圖像處理，但在圖像重建時，由 2套采集系統獲得的數據既可以重建出 2組獨立的圖像，也可以重建出 1組融合的圖像，前者 1個采集周期與單源模式相同，即球管和探測器組至少要旋轉 180b，主要用于骨骼及鈣化的分離、鑒別組織與膠原成分等；后者 1個采集周期球管和探測器組只需旋轉 90b，由 2組數據采集系統獲得的 2組數據經相應的數學運算、組合后即可實現單源下旋轉 180b的效果，但時間解析度提高了 1倍，主要用于心臟等時間解析度要求極高的檢查。套用傳統螺旋CT由于僅有一套X射線發生裝置和一套探測器系統，所以在掃描高速運動物體時（比如冠狀動脈）將會顯得力不從心。通常情況下，工程師通過加快CT的旋轉速度來提高CT對運動物體的撲捉能力，但是受限于工業水平和CT旋轉時產生的巨大離心力，目前最快的CT也只能達到0.27秒旋轉一圈。雙源CT系統圖2雙源CT成像圖同時使用了2個射線源和2個探測器系統，能夠以83ms的時間解析度采集與心電圖同步的心臟和冠狀動脈圖像。該系統能夠在不需要控制心率的情況下，對高心率、心率不規則甚至心律不齊患者進行心臟成像。同時，2個射線源能夠輸出不同能量的X射線。利用雙能曝光技術明顯改善CT的組織分辨力。 DSCT單從結構上看與普通 CT機差別不大,但從臨床套用分析的某些方面卻有著普通 CT機不可比擬的優勢。心臟成像 DSCT最大的優勢在于心臟成像方面。雙能量成像即在兩種不同的能量下成像。其依據是不同成分的組織在不同的 X射線能量照射下表現出的 CT值不同，再通過圖像融合重建技術，可得到能體現組織化學成分的 CT圖像,即組織特性圖像。普通掃描對于普通檢查，DSCT只用數據采集系統 A，數據采集系統B處于關閉狀態，此時相當于一臺普通的 64層 CT機。輻射劑量 CT的輻射問題早已受到了廣泛的關注。盡管現有的CT設備一般都會將輻射劑量控制在安全劑量范圍內，但我們仍然希望CT檢查時的輻射劑量能夠越低越好。盡管雙源CT系統使用2套X線球管系統和2套探測器組，但其在心臟掃描中的射線劑量都只有常規CT的50%。由于其具備很高的時間解析度，能夠在一次心跳過程中完成采集心臟圖像，從而使利用多扇區重建的大劑量掃描方法成為過去。另外，雙源CT采用了依據心電圖的適應性劑量控制，最大程度地降低了心臟快速運動階段的放射劑量。這些技術的綜合使用使圖像的采集速度和效率提高了1倍，即使與能量效應最高的單能掃瞄器相比，雙源CT在正常心率條件下的放射劑量將至少降低50%。結語與展望 DSCT是基于西門子成熟的 64層 CT技術之上的嶄新設備，在掃描速度、時間解析度和空間解析度上有了更高的突破，其整體優越的性能主要依賴于Straton零兆金屬球管、電磁直接驅動技術、靜音掃描技術、特殊散射線校正重建技術、特殊的射線劑量調控技術，特別是適應性心電門控劑量調控技術的套用。在冠狀動脈成像方面有著普通CT機不可比擬的優勢，雙能量成像方面也有其獨到的優勢，但由于諸多亟待解決的問題，其臨床實際價值尚需大量的臨床驗證。但從總體上說，DSCT是CT技術上的一次新革命，其開創了 CT史上的新紀元。

OK，關于CT設備的發展與展望和ct設備的發展經歷了哪幾個主要階段的內容到此結束了，希望對大家有所幫助。