第二节 CT扫描机的软件结构
扫描系统由X线发生装置、准直器(collimator)、滤过器(filter)、数据采集系统(data acquisition system，DAS)、扫描架和扫描床等组成。其作用是产生X线和采集重建图像所需的原始数据。
一、X线发生装置
X线发生装置主要包括X线管和高压发生器。它是扫描系统的重要组成部分，与X线机的X线发生装置基本相同，但对其结构性能、X线辐射强度及其稳定性要求更高，以减少数据采集误差。
(一)X线管
CT用的X线管与常规X线机用的X线管基本相同，也分为固定阳极X线管和旋转阳极X线管两种。第一、二代CT对X线管瞬时功率要求不高，通常选用固定阳极X线管就可基本满足要求；而第三、四代CT则不同，尤其是SCT，X线管需在大功率情况下长时间连续扫描，故必须选用大功率、高热容量的旋转阳极X线管。
为提高CT用X线管的连续负荷能力，要求X线管具有很高的阳极散热率。为此，各厂家采用了多种措施，具体如下：
1．采用油循环风冷却散热 如图7-9所示，现代SCT的X线管常将X线管管套与油循环、风冷却的热交换器组合成一体，采用油循环加风冷却的复合散热方式。在管套周围装有散热器、散热风扇、油路管道和油泵，管套内直接接受X线管散热的变压器油被泵出管套，经油路管道进入散热器，散热器旁边有散热风扇，变压器油通过风冷强制散热后再泵回管套内，形成一个闭合的油循环回路，使管套内X线管周围变压器油的热量能及时散发到周围空间中去。大多数CT使用这种散热方式，X线管阳极散热率一般可达1~1.5MHU/min。
图7-9 油循环风冷却X线管装置
2．使用阳极直冷式X线管 如图7-10所示，这种X线管仍属旋转阳极X线管，其阳极靶体朝向阴极一侧在真空中，背向阴极的一侧浸泡在变压器油中。所有旋转轴承都位于真空环境外，工作时转动整个X线管。发射电子的阴极位于X线管阴极端的轴心，电子束受阳极电位和固定于管外偏转线圈产生的磁场调控，使电子束按固定方向运动，撞击在阳极靶盘的窗口一侧，从而得到固定的焦点。
图7-10 阳极直冷式X线管结构示意图
其它旋转阳极X线管的阳极热量主要是通过辐射方式散发到周围变压器油中的，而阳极直冷式X线管，由于阳极靶体一侧直接与变压器油接触，可通过传到方式将阳极热量散发到变压器油中，故散热效果很好，阳极散热速率可达到4.7MHU/min。事实上这种X线管阳极热容量接近于无穷大，即使在最大负荷条件下，阳极仍可以在20s内冷却下来，大幅度提高了连续负荷能力。
3．使用阳极接地X线管 X线机一般采用高压变压器次级中心端接地方式，这主要是为了降低高压部件的绝缘要求，使整机结构尽量简单化。但在CT中，为了提高X线管阳极散热率，可以采用阳极端接地的结构模式。这样就可以使阳极与金属外壳尽量靠近，以提高辐射散热速率；同时较重的阳极靶体可采用双轴承支撑方式，直接支撑在金属外壳上，变压器油从转轴中心通过，以进一步提高散热速率。这种X线管的阳极散热率可达1.37 MHU/min。
4．采用“飞焦点”技术的X线管 在MSCT中，近年来有的厂家在大功率、高热容量的旋转阳极X线管中引入了“飞焦点”技术，如图7-11所示。这种采用飞焦点技术的X线管，其阴极采用两组灯丝，曝光时交替使用，其变换率约1.0毫秒。利用锯齿电压波形使电子束在撞击阳极靶面时产生瞬时偏转，分别撞击靶面的不同位置，以提高阳极的使用效率和X线管的热容量，同时也提高了数据采集速率。其基本原理是：X线发生时，阴极灯丝发射的电子在管外偏转线圈产生的偏转磁场作用下，沿阳极靶面焦点轨迹方向以一定频率交替撞击在两个不同的位置上，交替产生X线。两个不同的位置对应两个焦点，每一焦点产生X线时，形成一次投影并采集数据一次。这样，不仅增加了单位时间内所采集的数据量，还可以缩小焦点，进一步提高图像质量。
图7-11 飞焦点技术示意图
CT用的X线管有两种工作方式。一种是连续工作方式，在扫描一个层面期间X线管连续辐射X线，多用于第一、二代CT；另一种是脉冲工作方式，在整个扫描期间X线管间断地辐射X线，这种脉冲式X线有三种产生方式：高压开关电路控制式、低压开关电路控制式和栅控式。前两种方式主要依靠控制电路来实现，对X线管没有相应的特殊要求，而第三种方式必须使用栅控X线管。
5．主要性能指标 X线管的主要性能指标是热容量和散热率。热容量越大，散热率越高，表示X线管连续工作的时间越长，性能就越好。如：TOSHIBA-Aquilion-16排MSCT的X线管热容量达到7.5MHU，散热率达1386kHU/min；GE-LightSpeed-64排VCT的X线管热容量达到8.0MHU，散热率超过2100kHU/min。
任何X线管都有一定使用寿命。对于CT用X线管，国际上通常把扫描4~6万次作为它的质保寿命。但随着X线管制造技术的提高，即使早期的1.5MHU以上的X线管，扫描10余万次较为普遍，2MHU以上X线管扫描20余万次甚至30~40余万次仍能正常工作。一般情况下，热容量越大，扫描次数越多。
CT用的X线管价格昂贵，其寿命除与自身的制造技术和质量有关外，还与是否正确使用和维护有关。正确使用和合理维护对确保或延长X线管使用寿命具有重要意义。
(二)高压发生器
CT用高压发生器的结构与X线机的基本相同，主要由高压变压器、灯丝变压器和高压整流器等组成。
CT对高压(管电压)的稳定度要求很高。早期CT多采用三相工频高压发生器，用三相工频交流电作为高压电源，产生直流高压的脉动范围为4%左右。逆变式高压发生器于20世纪80年代起开始用于CT，它是将工频电源经过整流滤波后变为几百伏的直流电源，再经直流逆变，转换为中频或高频交流电，然后输送给高压变压器初级。这种高压发生器产生的直流高压波形十分平稳，电压波动范围可低于1%。
在CT中，一般采用闭环控制的方法来稳定管电压和管电流，减小与设定值之间的偏差。如图7-12所示，从高压次级回路(通过高压分压电阻的低端)获取一反映实际管电压值的取样电压，与参考电压进行比较，所得差值电压经放大后，反馈给高压变压器驱动电路，实时调整输出管电压值，当取样电压与参考电压相等时，则表示实际管电压值已经等于设定值。管电压设定值决定参考电压的大小。管电流闭环控制原理与之相同，只是管电流的取样电压来自高压次级回路的近地(保护性接地)端，参考电压值由管电流的设定值决定。
图7-12 管电压闭环控制原理图
管电压和管电流一旦设定后，相应的参考电压便是一个确定值。此时，稳定参考电压值十分重要，一旦有少许变化，则会影响到被采集数据的噪声水平和X线硬化强度误差，造成CT图像质量下降。因此，CT中通常采用高性能、高指标的稳压电源。也有的采用直流电桥输出的，以增加其对交流干扰信号的抑制能力。
每一个X线管都有一个允许的工作范围。如图7-13所示，图中斜线所示的阴影区域是X线管的正常工作区，其它区域分别分别是过管电压区、过功率区、过管电流区和低管电压高管电流区。除正常工作区外，其它都是X线管的禁止使用区。例如，当X线管工作在低管电压高管电流状态时，灯丝加热电压高，灯丝挥发严重，极易玷污靶面和管内壁等。因此，CT在高压与灯丝加热控制装置中设计有一系列的安全保护电路，以保证CT的正常运行和X线管的安全使用。
图7-13 X线管正常工作区
二、准直器和滤过器
(一)准直器
它类同于X线机的遮线器，其作用是让X线管辐射出来的X线束透过病人后仅照射到与之相对应的探测器上，而其他部分的X线则被屏蔽，并尽量减少散射线进入探测器，提高探测器的测量精度。准直器一般用铅或含少量锑、铋的铅合金等材料制成。其外观结构看上去比较简单，但一般来讲，X线焦点越大，它的设计方案和加工工艺越复杂。
按照所在位置不同，准直器可分为两种：一是靠近X线管端的前准直器，二是靠近探测器端的后准直器。如图7-14所示。
图7-14 准直器的位置
前准直器用于控制X线束在人体长轴平行方向上的宽度，从而控制横断面成像的扫描层厚度。扫描层厚度是CT的一个重要技术参数，它的变化范围通常在1~10mm。后准直器有很多狭缝，每个狭缝对准一个探测器，使探测器只接收垂直射入探测器的X线，以减少其它方向的散射线的干扰。为了有效利用X线，探测器孔径宽度要略大于后准直器狭缝宽度。前后准直器必须精确对准，否则会产生条状伪影。有些CT在设计时，因假设X线焦点足够小，故没有安装后准直器。
(二)滤过器
它亦称为补偿器(compensator)。在CT的最初设计中，研究人员使用的是单能X线，因单能X线遵循郎伯(Lambert-Beer)指数衰减定律；同时，研究人员所用成像物体厚度也是均匀的，以利于图像重建。而临床CT实际使用的是“多能”连续X线，有些低能量的X线对成像没有任何作用，反而会增大病人的X线受照剂量；并且人体横截面类似于椭圆形，厚度并不均匀，中心厚度大，边缘厚度小，信号强度反差大，透射X线强度也不均匀。为此，在X线管和探测器之间，增设了滤过器，形状设计成楔形。CT中扫描野是可以改变的，此时楔形滤过器的尺寸也需相应改变。如图7-15所示，图左所示的滤过器多用于第一、二代CT，图右所示的滤过器多用于第三、四代CT。
图7-15 滤过器的形状与位置
由上述可知，CT中使用滤过器的目的有两个：①吸收低能X线，减小X线能量变化范围, 使X线束平均能量升高；②使穿过滤过器和受检者的透射X线束的能量分布达到均匀硬化。
三、数据采集系统
数据采集系统简称DAS，是扫描系统的重要组成部分。它由探测器(detector)和数据处理装置组成，其作用是测量透射X线束，并将测量数据通过A/D转换成二进制数据，送往计算机系统。
(一)探测器
探测器是一种能将X线能量转换为电信号的装置，是DAS的重要组件。它接收X线照射时，能产生与X线强度成正比的电信号，此信号经放大及A/D转换后，变为计算机可以识别的数字信号，供图像重建用。目前，CT用的探测器是由诸多性能相同的探测器单元排列而成的阵列(称探测器阵列)，每个探测器单元对应一细束X线，并将该束X线的辐射强度转换成一定大小的电信号。如果有N个探测器单元，一次就可同时获得N个电信号(投影数据)。目前，N≥512。
1．特性 探测器最重要的特性有效率、稳定性、响应时间、准确性和一致性。
(1)效率(efficiency)：是指探测器吸收X线束能量的百分数。探测器的效率应尽可能接近100％，以使全部输入的X线能量转化为电信号(重建图像的数据)，减少病人的X线剂量。影响探测器效率的因素有几何效率(geometrical efficiency)和吸收效率(absorption efficiency)。
1)几何效率：表示探测器能获取穿过受检体透射X线光子的能力。它由每个探测器单元的有效孔径和相邻探测器单元的间隔来决定。射向探测器间隔的X线不能被探测器获取，因而对成像无任何作用。
2)吸收效率：是指X线光子进入探测器后被吸收的X线光子百分数。它主要与探测器的类型、厚度、探测器单元间隔、X线光子的能量有关。
探测器总的效率等于几何效率和吸收效率的乘积。在理想情况下，探测器的效率应该为100%，也就是说它可以截获全部入射X线束的能量，这可使曝光量减小，降低病人的受照剂量。实际使用时，探测器的效率通常在50%~80%之间。探测器效率越高，在一定图像质量水平的前提下病人接受的剂量越小。
(2)稳定性(stabilization)：是指从某一瞬时到另一瞬时探测器的一致性和还原性。探测器需经常进行校准以保证其稳定性。在第一、二代CT中，每次平移运动结束后都要校准探测器。第三代CT每天仅校准一次。当第三代CT探测器的响应偏离正常情况时，环状的伪影将在该扫描图像中产生。第四代CT在每一次旋转期间对探测器校正两次，第一次校准是沿着运动扇形射束的前缘，第二次沿着后缘。
(3)响应时间(response time)：是指探测器接收X线照射到输出一个电信号所需的时间。一个探测器应瞬时地响应一个信号，然后立即迅速地抛弃该信号并为响应下一个信号做好准备，如余辉现象严重则影响下一个信号的值。为了避免余辉造成的畸变及假象，需要仔细选择闪烁物质并进行一些软件的校正。
(4)准确性(accurateness)：由于人体软组织及病理变化所致衰减系数的变化是很小的，因此，穿过人体的X线强度也只引起很小的变化。如果探测器对衰减系数的测量不够准确，测量中的小误差可能被误认为信号的变化。另一方面，对于检测器，还要求其线性地转换信号，即入射X线强度与检测器的输出信号成正比关系，这样才能够较好、较快地获得成像数据。
(5)一致性(consistency)：除第一代CT外，其它CT均采用由多探测器单元组成的探测器阵列，为了得到可以对比的检测数据，要求各探测器单元具有一致性，即对于相同的X线输入，各探测器单元的输出应相同。各探测器单元的不一致所获得的检测数据不能够正确地表示出X线与成像物体之间的对应关系，将使重建图像上出现伪影。
除上述五项特性外，通常还要求探测器具有较大的动态范围。动态范围是指探测器能够测量到的最大信号与能够识别的最小信号之比，通常可达
。另外还要求探测器对X线硬度的依赖性要小。
2．种类 目前，CT常用的探测器有两种：一种是利用X线对气体的电离作用制成的气体探测器。因所用气体常为高压氙气，故又称为氙气探测器(Xe-gas detector)。另一种是利用光电效应制成的固体探测器。
(1)气体探测器：它由惰性气体和气体电离室构成。通过测量电离电流的大小来检测入射X线的辐射强度。其结构如图7-16所示。
图7-16 高压氙气探测器示意图
气体探测器的上下夹面由绝缘体构成，封装在气体容器之中。电极用薄钨片构成，多组电极将气体容器分隔成多个小室，每一个小室成为一个电离室，电离室之间相互连通，整个容器中充满惰性气体，每一组电极上加直流加速电压。当X线入射至电离室时，X线使气体电离，电离产生的离子和自由电子在加速电压的作用下形成电离电流，并由各个中心信号电极引线连接到相应的前置放大器，通过前置放大器放大后送入数据采集系统。电离电流会产生高温，因而隔板和信号电极均采用钨片。隔板与X线入射方向一致，起到后准直器的作用，它可防止由受检人体产生的散射线进入电离室。气体探测器的吸收效率比固体探测器要低，采用高压氙气以增大氙气分子的密度，可使吸收效率提高。但由于钨片机械强度的限制，不能采用太高的压力，氙气压力一般为20~30个大气压，这就限制了转换效率的进一步提高。
气体探测器的优点是：①稳定性高；②一致性好；③响应时间短；④没有余辉；⑤价格便宜。其缺点是：①需要恒温来保证气压的稳定；②检测效率相对较低；③需要高mAs来获得足够强的信号。
(2)固体探测器：可分为闪烁探测器(scintillation detector)和稀土陶瓷探测器(rare-earth ceramic detector)。
1)闪烁探测器：它由闪烁晶体和光电转换单元合理组合而成。闪烁晶体接受X线照射后能发出强度正比于入射X线强度的荧光，该荧光经光电转换单元可转换为电信号。
闪烁探测器的应用十分广泛，它既能探测带电粒子和中性粒子，又能探测粒子的强度和能量，且探测效率和灵敏度都较高。根据所用光电转换器件不同，它分为光电倍增管式和光电二极管式两种。
光电倍增管式闪烁探测器应用较早。光电倍增管是一种电真空器件，直径约25~30mm，截面为圆形或六角形，如图7-17所示。它广泛用于检测紫外光、可见光和近红外光能量，具有灵敏度高、噪声小、线性好、工作频率范围宽、放大倍数高、光谱响应范围宽、稳定性好和工作电压范围宽等优点。光电倍增管内部有一个光电阴极、一个聚焦极、多个倍增极(也称打拿极或联极)和一个阳极。光电阴极是光电转换的关键部分，它具有光电效应，能接受光子而释放出光电子，释放光电子的数量正比于接受的光子。倍增极由能够发射二次电子的固体材料组成，它对光电阴极射来的光电子具有数目放大作用。阳极是最后收集电子并输出电信号的电极。光电倍增管使用时，阳极通过高电阻接地，光电阴极加约-700~-2000V的负高压。各倍增极由高压直流电源通过分压电阻给出一级比一级高的电压。光电倍增管易受外界磁场和电场的干扰，因此需有严密的屏蔽措施。
图7-17 光电倍增管式闪烁探测器
光电二极管式闪烁探测器是用光电二极管代替光电倍增管。如图7-18所示，光电二极管是一种半导体器件，其基本组成部分是PN结和透镜。来自闪烁晶体的荧光经透镜聚焦后，照射在PN结上，PN结产生电子-空穴对而形成电流，电流大小与光照强度成正比。光电二极管由于输出信号微弱，通常都带有前置放大器。光电二极管体积小，响应时间非常短，约为0.5~250ns。
图7-18 光电二极管式闪烁探测器
光电二极管式闪烁探测器的优点是：①体积较小，可提高空间分辨力；②几何效率较高；③所用X线剂量相对较低。其缺点是：①余辉较大；②易受温度影响；③一致性相对气体检测器而言较差。
20世纪70年代最早使用的闪烁晶体为钨酸镉(CdWO4)晶体。这种闪烁晶体的优点是造价低、吸收率较高；其缺点是余辉较强且不易超小分割。目前常用的闪烁晶体是铊激活碘化钠晶体，即NaI(T1)。这种晶体的密度适中，对γ射线和X线都有较强的吸收本领，透明度和发光度都很高。但其致命缺点是极易潮解，而且质脆，容易碎裂。在实际应用中，应避免大的震动和温度的较大变化，一般室内温度要严格控制在15~30℃之间，每小时温差不要超过3℃。
闪烁晶体在使用和保存时，应避免强光照射，否则会严重影响其性能。若因强光照射致使晶体变色，可用长期避光的方法使其退色，晶体的性能可得到恢复。
2)稀土(贵金属)陶瓷探测器：它用掺杂稀土金属的透明光学陶瓷来替代传统的闪烁晶体，与光电二极管配合来构成探测器。其特点是：①X线利用率可达99％；②光电转换率高；③与光电二极管的响应范围匹配最好；④余辉更小；⑤稳定性更高；⑥容易进行较小分割，制作成密集探测器阵列。目前MSCT多采用这种探测器。
(3)插入式探测器组件：现代CT中使用一种以探测器组件为单元的排列方法。整个探测器阵列由若干个探测器组件构成，每个探测器组件可以插入CT探测器的母盘。例如Picker PQ-2000型CT中设计了一个由4800个固体探测器组成的360o排列的圆形探测器阵列，它由120个独立的探测器组件构成。每个组件含有40个固体探测器。这种插入式探测器组件使得维修保养CT探测器系统时只要通过简易的测试和更换组件就可以方便地实现。
(二)数据处理装置
数据处理装置主要由前置放大器、对数放大器、积分器、多路转换器、A/D转换器(A/D converter，ADC)、接口电路等构成。其作用是将探测器输出的微弱电信号经放大后，再经A/D转换器转换为计算机能够识别的数字信号，并经接口电路将此信号输入计算机。数据处理装置的设计因X线发生装置的工作方式(连续或脉冲)不同而不同，它与扫描的几何方式相适应。图7-19是数据处理装置的构成框图。
图7-19 数据处理装置的构成框图
1．前置放大器 从探测器输出的电信号首先要经过对数压缩，以使后面的电路只需工作在一个窄的范围内。固体探测器和气体探测器的输出阻抗都很高，输出信号又很小，必须使用高输入阻抗的前置放大器进行放大和阻抗变换。前置放大器被良好地屏蔽，并置于探测器的旁边，安置在旋转机架上。
2．对数放大器 考虑到X线的吸收系数与检测到的穿透X线强度之间存在对数关系，因此设置了对数放大器，使其输出信号正比于穿透X线强度的对数。
3．积分器 在CT扫描过程中测量的是每个角度下的X线光子的总和，因此每次采集(在脉冲工作时就是每个脉冲)的信号要积分起来以计算光子总和，一般在对数放大器后接有积分器。
在脉冲式X线系统中，积分器的功能是给出一个输出电压，此电压代表在脉冲期间内接收到的信号的积累。在保留期间内，积分器将此电压经过多路转换器移至ADC。
4．多路转换器 各路积分器输出信号经多路转换器变成一路，使用共同的ADC转变为数字信号，由于CT信号变化动态范围很大，要求ADC的位数达16bit以上。数据处理装置除处理探测器阵列的信号外，还处理来自参考探测器的信号。
5．ADC 它能将连续模拟时域信号转变为离散的数字序列。ADC有多种，最常用的有双积分式ADC和逐次逼近式ADC。
(1)双积分式ADC：又称为斜率ADC。它的抗干扰能力比较强，其主要组成及原理如图7-20所示。
图7-20 双积分式A/D转换器
1)积分器：它由集成运放和RC积分环组成，是转换器的核心部分，输入端Vin接开关，输出接比较器的输入端。
2)比较器：在积分器之后，比较器的输出信号接至控制门的一个输入端，作为关门和开门信号。
3)计数器：担负计数任务，以便把与输入电压平均值成正比的时间间隔变成脉冲的个数。保存下来，供显示用。
4)控制门：具有标准周期的时钟脉冲源，接在控制门的一个输入端，作为测量时间间隔的标准时间，门的另一端接比较器的输出端，以便由比较器的输出信号控制门的打开和关闭。
采样阶段：转换开始时，开关与输人点接通，Vin在一个固定时间内对积分电容充电，积分器开始积分。
比较阶段：当时间到时，控制门把开关转到基准电压上，开始令电容器放电，放电期间计数脉冲的多少反映了放电时间的长短，从而决定了Vin大小，输入电压大则放电时间长。当比较器判定放电完毕时，便输出信号令计数停止，此后积分进入休整状态，等待下一次测量。
(2)逐次逼近式ADC：其原理如图7-21所示。
图7-21 逐次逼近式A/D转换器
将一待转换的模拟输入信号Vin与一个推测信号V1相比较，根据推测信号是大于还是小于输入信号来决定减小还是增大该推测信号，以便向模拟输入信号逼近。推测信号由ADC的输出获得，当推测信号与模拟输入信号相等时，向ADC输入的数字即为对应的模拟输入的数字。
其推测的算法是：它使二进制计数器中的二进制数的每一位从最高位起依次置1。每接一位时，都要进行测试。若模拟输入信号Vin小于推测信号V1，则比较器的输出为0；并使该位置为0；否则比较器的输出为1，并使该位保持1。无论哪种情况，均应继续比较下一位，直到最末位为止。此时在ADC的数字输入即为对应于模拟输入信号的数字量，将此数字输出，即完成其A/D转换过程。
(3)ADC的主要指标：包括转换速度、变换精度和动态范围。
1)转换速度：模拟信号首先要在时间上进行采样，将连续的信号用按一定时间间隔采样的离散值来表示。采样定理告诉我们，当采样的频率高于连续时间信号最高频率两倍以上时，用采样得到的离散时间序列可以完全恢复原来的连续时间信号而不损失任何信息，当采样频率不够高时，信号大于二分之一采样频率的成分会折叠到低频端，而造成混淆。一般在ADC之前的模拟预处理设备中装有抗混淆滤波器，这是两个低通滤波器，可滤去信号中不需要的高频成分。采样频率就是ADC的变换频率。
2)变换精度和动态范围：实际上物理的接收设备由于动态范围和噪声的限制，所接收到的模拟量只有有限的动态范围。而整数数字量的变化是离散的，它的最小变化量是二进制数字，位数愈多，能表示的数字量的变化范围愈大。例如，一个2位二进制数只能表示0~3，而一个10位二进制数可表示0~1023，动态范围是210＝1024。ADC的精度和动态范围可用它转换成的二进制数字的位数来表示。
一般来说，ADC的精度(位数)应与所转换的模拟信号的信噪比动态范围相适应。有时为了压缩信号动态范围，减少ADC的位数，在模拟预处理装置中有增益控制器或对数变换器。
6．接口电路(interface) 其基本功能是实现将ADC得到的数据通过时序控制的方式按照一定的规律传递到计算机和图像重建系统。由于数据量很大，而计算机系统的数据传输只能够达到最高64位，不可能一次把全部数据都传输过去，无规律的数据传输又会造成图像重建时的数据混乱，因此接口电路负责传输规则数据，使数据处理装置输出的数据有条不紊地传输到计算机系统，为重建图像提供原始数据。
四、扫描架和扫描床
(一)扫描架
扫描架由两部分组成。一是旋转部分(旋转架)，这部分上面安装有X线管及其冷却系统、准直器及其控制系统、滤过器、探测器阵列、数据处理装置、滑环部分、高压发生器(低压滑环式SCT)等。二是固定部分，主要由底座、支架、旋转控制电机及其伺服系统、机架主控电路板等组成。如图7-22所示。
图7-22 扫描架示意图
扫描时，旋转电机经减速器通过齿形带带动旋转架旋转，旋转方向为顺时针(SCT)，其中包括启动过程、采样过程和减速刹车过程。
采样过程中，X线管旋转并连续辐射X线，X线穿过被检体后被探测器接收，完成360o采样，一次扫描结束后，所获得的扫描数据信号经过前置放大器放大和A/D转换，传送至计算机系统进行图像处理。
高压发生器一般采用高频逆变式，体积较小，分阴极高压和阳极高压两部分，分别装于机架旋转部分的左右两边，使旋转部分较为平衡。
扫描孔径一般为65~1875px，借助于安装在扫描孔中的激光装置对被检体进行扫描定位。
扫描架可做偏离垂直平面的前后方向倾斜，以满足对病人进行不同部位检查的需要，倾斜角度一般在±20o~±30o之间。
(二)扫描床
扫描床由床面和底座构成。它的运动一般由两个电机控制：一个是床身升降电机；另一个是床面水平移动电机。为了保证扫描位置的精确定位，无论是垂直方向床身的升降还是水平方向床面的移动都应平稳。图7-23是一种扫描床的外形图。
图7-23 一种扫描床的外形图
下面以CT-C3000型SCT的扫描床为例介绍扫描床的结构。CT-C3000的扫描床采用“马架”结构，即采用一种交叉支架，支点在中间，上端连接床面，下端连接底座。其最低高度、进头高度以及进体高度、最高高度的控制都是通过安装在底座上的行程开关实现的。另外，在绕线轮上有一根尼龙线，它可带动编码器用来测量扫描床的高度，并在操作面板上显示。
由单相交流伺服电机(水平电机)带动同步齿型带驱动床面的水平移动。在水平电机旁边设有一个光电编码器，它可测量床面水平移动的相对位置。可由计算机控制、面板控制和手拖动三种方式使床面水平移动。方式的转换由扫描床尾部下面的一个手动离合器完成。
1．扫描床定位 扫描床定位的精度直接决定扫描层面位置的准确性。CT-C3000的扫描床定位精度不大于0.1mm，它的定位系统采用计算机控制。其具体工作过程是：在计算机系统设置床面位置后，发出指令，使水平电机驱动床面水平移动，到达指定位置后，计算机系统收到光电编码器发来的到位信号后，计算机系统发出指令，使单相交流伺服电机失电停转。从而实现高精度、闭环的床面水平移动控制。
2．床面板 床面板由碳素纤维制成。因为碳素纤维具有强度高、重量轻、且对X线衰减小等特点。CT-C3000型SCT的床面板比较长，达2060mm，床面水平移动的最大距离为1600mm，床台上设有限位开关，以保证床面在正常的范围内移动。扫描架上方的数码显示板可显示扫描床的高度、床面的水平位置和扫描架的前后倾斜角度。
床高度指示：0~550mm。床水平运行指示：0~1600mm，1m显示误差<5mm。
