CT一经问世,便进入到发展的快车道。围绕缩短扫描时间、提高图像质量两个焦点,相关产品不断更新换代,技术含量不断提高,从而使CT的临床应用越来越广、价值越来越大。通常,根据其发展的时序和结构特点,大致分成五代,而发展到螺旋扫描方式的CT机后,则不再以代称呼。
1、第一代CT
第一代CT机为旋转-平移扫描方式,属头颅专用机。X线球管是油冷固定阳极,扫描X射线束为笔形束,探测器一般是2-3个。扫描时X线球管和探测器环绕病人作旋转和同步直线平移运动,X线球管每次旋转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°并重复前面所述的扫描动作,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分钟-5分钟。
2、第二代CT
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秒-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、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。
3、第三代CT
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秒-9秒或更短。这种方式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线球管作360°旋转扫描后,X线球管和探测器系统仍需要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(spiral CT,helical 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(slip ring technique),取消了往复的旋转,是单向的连续旋转。
4、第四代CT
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秒-5秒。此类CT机具有更多的探测器,可达600-1500个,分布在360°的圆周上。扫描时,没有探测器运动,只有球管围绕病人作360°的旋转。第四代扫描方式与第三代的不同之处在于,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线球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。
5、第五代CT
1983年,美国Douglas boyd博士开发出超高速扫描的第五代CT—电子束CT(EBCT),并应用于临床。用电子束的扫描替代了机械运动扫描,使扫描速度提高到以毫秒为单位。为心脏、大血管及冠状动脉疾病的检查提供了有力的武器。
第五代CT又称电子束CT(electron beam CT,EBCT),它的结构明显不同于前几代CT机。它是由一个电子束X射线管,一组由864个固定探测器阵列和一个采集、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组成。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4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4个靶面,故总计1次扫描可得8个层面的图像。(转载)