Пристрій комп'ютерного томографа
Розглянемо принципову будову комп'ютерного томографа.
Будь-апарат включає в себе:
- гентрі, що включає в себе джерело рентгенівських променів, детектори сигналів, систему, що забезпечує необхідні переміщення детекторів і джерела;
- систему перетворення інформації, яка реєструється детекторами;
- ЕОМ, яка виробляє обчислення, необхідні для отримання зображення;
- систему запису, відтворення і відображення одержуваних зображень.
Діаметр апертури гентрі становить в середньому 70 см, однак існують апарати з великим діаметром - 80-90 см, які в основному застосовуються в онкології, де необхідно забезпечити хорошу доступність патологічного вогнища. При необхідності сканирующая система може нахилятися назад або вперед до 30 градусів.
Гентрі характеризується параметром - часом ротації - часом повного обороту системи трубка-детектор навколо досліджуваного об'єкта. Чим вище час ротації, тим вище тимчасова роздільна здатність, це має велике значення для досліджень швидких процесів і діагностики дітей. Наприклад, час ротації для томографів, що використовуються в рутинних дослідженнях, становить близько 0,5-0,8 с, для досліджень серця - 0,3-0,4 с.
Сканирующая система (гентрі) складається з детекторной системи і рентгенівської трубки. У томографах третього покоління трубка і детектори розташовані на одній рамі.
- газові детектори, що містять ксенон;
- твердотільні, які бувають сцинтиляційні (мають в складі поєднання кристалів солей або кераміки з фотодіодами) і напівпровідникові.
Практично у всіх комп'ютерних томографах використовуються твердотільні детектори. Чим більше розмір детектора, тим більшу ділянку можна просканувати за один оборот. Використання детектора більшого розміру в сукупності з високою швидкістю оберту гентрі дозволяє з високою швидкістю сканувати досить протяжної області, що має велике значення при діагностиці дітей, пацієнтів, що знаходяться в критичних станах, при дослідженні серця і ін. Апарати для комп'ютерної томографії четвертого покоління містять від 1400 до 4800 детекторів, розташованих по кільцю на рамі.
Розглянемо детальніше пристрій рентгенівської системи. Вона складається з рентгенівської трубки і генератора. Трубка потужністю 30-50 кВт працює в імпульсному режимі при напрузі 100-130 кВт і з частотою імпульсів 50 Гц. Рентгенівська трубка має подвійну охолодженням: вона сама охолоджується маслом, яке в свою чергу охолоджується вентилятором або водою. Обертається анод трубки із зворотного боку покритий графітом з метою запобігання від перегріву. Поглинання м'яких компонентів рентгенівського випромінювання виконується за допомогою фільтрації, в трубці знаходиться коллиматор (спеціальний пристрій для отримання паралельних пучків частинок або променів світла) для обмеження потоку Х-променів або для надання йому оптимальної форми.
Колімація відбувається автоматично при виборі товщини зрізів і їх кількості і вручну не коригується. Перша колімація виконується поблизу фокуса, де нерухомий коліматор надає віялову або конусну форму пучку в залежності від форми приймача. Другий коллиматор надає пучку необхідну для певного дослідження форму. Додатковий коллиматор знаходиться практично впритул до корпусу гентрі і необхідний для зменшення зони півтіней.
Чим довша об'єкт, тим більше часу потрібно на його дослідження та тим більше нагрівається рентгенівська трубка. Через нерівномірне лінійного розширення матеріалів при її нагріві необхідний попередній розігрів трубки перед обстеженням і подальше підтримання температури на певному рівні для того, щоб трубка не вийшла з ладу. Щоб томограф був завжди готовий до негайного проведення сканування нагрів не повинен бути нижче 10-12%.
Як виконується сканування пацієнта? Рентгенівська трубка випускає коллімірованний, тонкий, віялоподібні пучок Х-променів, який є перпендикулярним довгою осі тіла. Такий пучок може бути широким і охоплювати весь діаметр тіла, а, регулюючи колімація, можна змінювати його товщину, отже, варіювати товщину обстежуваного зрізу органу або тканини. Пропускається через організм пацієнта пучок Х-променів фіксується плівкою, а системою детекторів, про які було згадано вище. Рентгенівські фотони, таким чином, генерують електричні сигнали в детекторах.
Чим більше інтенсивність первинного променя, який досяг детектора, тим інтенсивніше одержуваний електричний сигнал. Таким чином, можна обчислити ослаблення первинного променя, фіксуючи інтенсивність пропущеного випромінювання.
Процедура отримання томограми грунтується на виконанні наступних етапів:
Відновлення зображення досліджуваного зрізу за сумою зібраних проекцій є вельми важкий процес, а остаточний результат є якоюсь матрицею з числами, що відповідають рівню поглинання кожної окремої точки.
Для забезпечення чіткого зображення важливою умовою є нерухоме положення пацієнта, тому що будь-який рух призводить до виникнення артефактів, наприклад, білих смуг від елементів з високим коефіцієнтом поглинання (наприклад, кісткова тканина) і смуг темного кольору від структур з низьким коефіцієнтом поглинання (повітря), що може знижувати діагностичні можливості.
Крім трубки, детекторів і ЕОМ до складу томографа входить стіл і пульт управління.
Стіл томографа складається з рухомої частини, де кріпиться транспортер для укладання пацієнта, і з підстави. Рух пацієнта в горизонтальній площині при скануванні виконується за допомогою пульта керування в автоматичному режимі. Опускання і підняття столу при укладанні пацієнта здійснюється від системи управління столу.
Тут також Ви можете докладніше дізнатися про історію розвитку КТ і фізичні основи методу.