14、多层螺旋计算机断层扫描技术详解

多层螺旋计算机断层扫描技术详解

1. 多层螺旋 CT 概述

传统的单层螺旋 CT 扫描仪（SSCT）探测器阵列只有一排探测器。而多层螺旋 CT（MSCT）扫描仪通过在阵列中增加额外的探测器排数而产生。实际的 MSCT 设备通常包含 8 到 34 排探测器，这样就可以同时获取投影，以便后续重建多达四个切片。

与只有一排探测器的螺旋扫描仪相比，MSCT 扫描仪有诸多改进。其重建图像的采集速率提高了八倍（在一半的时间内重建四倍数量的切片），扫描分辨率增加，图像噪声水平降低（由于整个扫描时间减少，X 射线管中的电流可以增加），并且 X 射线管的功率得到了更有效的利用。

不过，在很大程度上，MSCT 技术中获取投影的过程与 SSCT 相同。特别是在辐射束的形状方面，两者极为相似，MSCT 扫描仪中到达每排探测器的扇形束假设与 SSCT 一致。因此，为 MSCT 开发的重建算法只是对 SSCT 算法的轻微修改。在 MSCT 断层扫描的重建方法中，值得一提的是文献中描述的扩展 360°线性插值（ex - 360°LI）算法，其他方法还包括扩展 180°线性插值（ex - 180°LI）和使用自适应轴向插值器（AAI）的方法。这里主要考虑 ex - 180°LI 算法，因为它只是 SSCT 技术中 180°LI 算法的修改版本。

2. 扫描仪的几何结构

在多层螺旋扫描仪中，获取投影值涉及的关键量以及投影系统几何结构的基本元素如图所示。投影系统由一个与部分圆柱形屏幕刚性连接的 X 射线管组成，多排探测器矩阵（这里是 4 排）放置在屏幕上。该系统绕 z 轴（投影系统的主轴）旋转，同时在投影过程中进行纵向位移，即旋转的投影系统沿螺旋路径绕 z 轴移动。 </