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1、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中应用的优势三1.1、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CTX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
2、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)μ1μ2μ3μnxI0I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＝kΖαλ3μm: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，3.5。对上式移项取对数，可得：μ1＋μ2＋…＋μn＝∑μi＝x-1㏑(I/I0)ni=1强度为I0的单色X射线通过第一
3、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－μwμw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
4、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＝kμm－μwμw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，即能鉴别相当于0.5％μw的密度差异，而胶片则望尘莫及。水空气骨头μ10.00132CT值0-1000+10001.2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，
5、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°而成一个环形圈.扫描时探测器静止不动,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,使单帧扫描时间缩短0.1秒,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
6、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的工作原理最近几代的CT机,除了更进一步缩短扫描时间之外,还有一个改进就是在重建影像上采取了卷积、反投影的新方法,以更进一步提高影像的质量。对CZT探测器以及CZT材料提出了新的要求。晶体闪烁探测器气体电离探测器半导体探测器2、CT中CZT探测器的工作原理CT中探测器的主要功能：探测通过人体层面的X射线，并产生与X射线的辐射强度成正比的电信号，也就是进行扫面和采集数据。晶体闪烁体探测器闪烁体硅光电管TFT阵列X射线闪烁体
7、光信号耦合TFT阵列X射线工作原理：X射线打到闪烁体上，产生次级光，然后通过光电二极管阵列，如图8-1所示；或是CCD阵列，如图8-2所示转化成电信号系统组成：闪烁体，光电倍增管，电源和放大器－分析器，现代闪烁探测器往往配备有计算机系统来处理测量结果。第一步第二步第三步气体电离探测器常用气体：氙气；工作原理：在氙气探测器上施加高压电厂和气压，使之处于电离饱和状态。所有自由电荷都垂直于X射线方向收集。从而形成信号电流，直接反映探测器接受X射线的情况。半导体探测器（CdTe/CdZnTe）图5CdZnTe
8、探测器示意图图6CdZnTe探头电路设计图CZT探头采用8路脉冲实现数据采集，其中每一路均有一片4㎜×4㎜×2㎜的晶片组成。在医学成像器件上，CZT探测器常被制成由许多单元探测器组成的阵列，单片一维阵列，单片二维阵列，像素探测器。密度分辨率（能量分辨率）空间分辨率CT图像质量的参数探测效率3、CZT探测器在医用CT中应用的优势图7：CdTe探测器与其它常用探测器性能比较高空间分辨率探测效率高，灵敏度好体积小，高能量分辨率使用环境CZT材料的优点CZT电阻
