作者：高剑波
出版社：人民卫生出版社
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中华医学影像技术学·CT成像技术卷试读：
版权页
图书在版编目（CIP）数据
中华医学影像技术学. CT成像技术卷/高剑波主编. —北京：人民卫生出版社，2017
ISBN 978-7-117-25131-0
Ⅰ.①中… Ⅱ.①高… Ⅲ.①计算机X线扫描体层摄影 Ⅳ.①R445②R814.42
中国版本图书馆CIP数据核字（2017）第215773号人卫智网 www.ipmph.com 医学教育、学术、考试、健康，购书智慧智能综合服务平台人卫官网 www.pmph.com 人卫官方资讯发布平台
版权所有，侵权必究！中华医学影像技术学CT成像技术卷
主 编：高剑波
出版发行：人民卫生出版社有限公司 人民卫生电子音像出版社有限公司
地 址：北京市朝阳区潘家园南里19号
邮 编：100021
E - mail：ipmph@pmph.com
制作单位：人民卫生电子音像出版社有限公司
排 版：人民卫生电子音像出版社有限公司
制作时间：2019年4月
版 本 号：V1.0
格 式：mobi
标准书号：ISBN 978-7-117-25131-0
策划编辑：郑帅
责任编辑：郑帅打击盗版举报电话：010-59787491 E-mail：WQ @ pmph.com注：本电子书不包含增值服务内容，如需阅览，可购买正版纸质图书。
编者（以姓氏笔画为序）
王 雄 海口市人民医院
王明月 郑州大学第一附属医院
王素雅 郑州大学第一附属医院
邢静静 郑州大学第一附属医院
毕正宏 复旦大学附属华东医院
吕佳南 佳木斯大学附属第一医院
刘 杰 郑州大学第一附属医院
杨 明 华中科技大学同济医学院附属协和医院
陈 晶 海口市人民医院
郑君惠 广东省人民医院
练延帮 郑州大学第一附属医院
赵雁鸣 哈尔滨医科大学第二临床医学院
查开继 郑州大学第一附属医院
侯 平 郑州大学第一附属医院
柴亚如 郑州大学第一附属医院
高剑波 郑州大学第一附属医院
曹希明 广东省人民医院
梁 盼 郑州大学第一附属医院
蒋耀军 郑州大学第一附属医院
雷子乔 华中科技大学同济医学院附属协和医院
编写秘书 梁 盼 刘 杰
丛书目录
1.中华医学影像技术学·影像设备结构与原理卷
主 编 石明国
副主编 冯 骥 赵海涛 王红光 陈 勇
2.中华医学影像技术学·数字X线成像技术卷
主 编 余建明
副主编 刘广月 罗来树 李 萌 朱 凯
3.中华医学影像技术学·CT成像技术卷
主 编 高剑波
副主编 郑君惠 赵雁鸣 陈 晶 雷子乔
4.中华医学影像技术学·MR成像技术卷
主 编 李真林 倪红艳
副主编 李文美 丁莹莹 宋清伟 王世威
5.中华医学影像技术学·影像信息技术卷
主 编 付海鸿
副主编 胡军武 李小宝 孙晓伟 马新武
中华医学影像技术学丛书编写委员会
主 任 委 员 余建明 石明国 付海鸿
副主任委员 高剑波 李真林 倪红艳
委 员（以姓氏笔画为序）
丁莹莹 马新武 王世威 王红光 冯 骥 朱 凯
刘广月 孙晓伟 李 萌 李小宝 李文美 宋清伟
陈 勇 陈 晶 罗来树 郑君惠 赵海涛 赵雁鸣
胡军武 雷子乔
主任委员简介
余建明
三级教授，主任技师，硕士生导师。现任中华医学会影像技术分会主任委员，伦琴学者，全国医学影像技术学科建设终身成就奖和首席专家，全国医学影像技术临床技能培训基地主任暨特聘教授。全国高等学校医学影像技术专业国家十三五规划教材评审委员会主任委员，全国高职高专医学影像技术专业教育教材建设评审委员会副主任委员，全国行业教育教学指导委员会委员，华中科技大学《医学影像技术学》精品课程负责人。中国医学装备协会普通放射装备专业委员会副主任委员。全国卫生人才评价培训研究和管理专家，全国大型医疗设备上岗考试命审题专家。湖北省医学会放射技术学会主任委员，湖北省放射医学质控中心副主任兼办公室主任，湖北省职业卫生技术评审专家，湖北省辐射类建设项目环境影响评价审查专家。《中华放射学杂志》等6本杂志编委。主持省部级课题8项，获得省科学进步二等奖，正副主编教材15本，正副主编专著10部，以第一作者或通讯作者在权威和核心期刊发表专著80余篇。
石明国
第四军医大学西京医院医学影像学教研室主任、教授；山东泰山医学院兼职教授、硕士生导师。荣立三等功2次、荣获国防服役金质奖章；全国、全军医学影像技术学科建设终身成就奖、“伦琴学者”。中华医学会影像技术学会第六届委员会主任委员、中国医学装备协会常务理事、中国医学装备协会CT工程技术专业委员会主任委员、全军医学影像技术专业委员会主任委员、陕西省医学会医学影像技术学会名誉主任委员。中华医学科技奖评审委员会委员，第一届全国高等学校医学影像技术专业教材评审委员会副主任委员。承担国家九五攻关课题一项、获陕西省科学技术二等奖2项、全军科技进步三等奖5项、承担国家自然科学基金项目2项、获国家发明专利3项。主编专著及教材16部，副主编4部，参编多部，在各类专业杂志发表论文160余篇。
付海鸿
男，1969年生于云南省昆明市，高级工程师。泰山医学院兼职教授，硕导。现任中华医学会影像技术分会候任主任委员，北京医学会放射技术分会主任委员，北京医师协会医疗信息化专业委员会副主任委员。中华医学会医学工程学分会委员，北京医学会医学工程学分会委员，北京医学会理事。中国医学装备协会磁共振应用专业委员会副主任委员。国家卫生计生委人才交流服务中心全国卫生人才评价专家，全国卫生专业技术资格考试专家委员会委员，全国医用设备使用人员业务能力考评命审题专家。主编、副主编影像技术专业教材和专著9部。负责中国卫生经济学会课题1项，并获得中国卫生经济学会优秀课题奖。参加卫计委重大项目1项、国家自然科学基金2项、北京市自然科学基金1项。担任《中华放射学杂志》审定稿专家、《中国医疗设备》杂志编委。
副主任委员简介
高剑波
医学博士，教授，博士生导师。郑州大学第一附属医院副院长，兼任放射科主任，影像学科学术带头人、医学影像专业负责人。担任中华医学会影像技术分会副主任委员、中华医学会放射学分会腹部专业委员会副主任委员、中国医学装备协会普通放射装备协会专业委员会主任委员、河南省医学会医学影像技术专科分会主任委员等学术职务。曾在美国霍普金斯大学短期访问学习。《中华放射学杂志》等国内外10余种学术期刊的常务编委、编委或审稿人。发表学术论文300余篇，其中SCI收录40余篇。主编及参编医学影像学专著和高校教材10余部。承担和完成国家自然科学基金等科研项目20余项。获省部级科技进步二、三等奖9项。获得河南省优秀专家、河南省优秀青年科技专家、河南省优秀中青年骨干教师、河南省卫生系统先进工作者、河南省师德标兵、河南省自主创新十大杰出青年、河南省“五一”劳动奖章等荣誉。
李真林
主任技师，硕士，硕士生导师。四川大学华西医院放射科副主任。中华医学会影像技术分会副主任委员，四川省医学会影像技术专业委员会主任委员；四川省医师协会放射影像技师分会会长；国际放射技师协会会员；四川省放射医学质控中心副主任，四川省有突出贡献的优秀专家，四川省卫计委学术技术带头人。获四川省科技进步一等奖，四川省卫生计生系统先进个人。担任国家卫生和计划生育委员会“十三五”规划教材（供医学影像技术专业用）《医学影像成像理论》主编，国家卫生和计划生育委员会“十三五”研究生规划教材《医学影像设备学》主编。主编教材3部、专著2部，副主编3部，参编6部。任The British Journal of Radiology审稿人，《实用放射学杂志》《临床放射学杂志》《中华放射医学与防护杂志》等编委。近5年，以第一作者、共同第一作者、通讯作者发表SCI论文6篇；中文核心期刊和Medline第一作者5篇，通讯作者20余篇。获国家自然科学基金1项，省级科研课题5项，四川大学教改课题1项。
倪红艳
博士，研究员，硕士生导师，天津市第一中心医院放射科磁共振部门负责人。2003年7月至2006年1月美国Rochester大学医学中心放射科访问学者。现任中华医学会影像技术学分会副主任委员，天津医学会影像技术学分会副主任委员，中国医学装备协会普通放射装备专业委员会常务委员，天津市放射诊断质控中心委员，天津医学高等专科学校影像技术专业学科带头人，中华医学会医学科学研究管理分会临床研究管理学组委员，天津医学会临床科研管理分会常务委员，天津市生物医学工程学会理事，天津市物理学会常务理事，《中华放射学杂志》通讯编委，《国际医学放射学杂志》编委，《天津医药》编委，《临床放射学杂志》和《磁共振成像》审稿专家。序
为了顺应医学影像技术学科的快速发展，在影像设备及其新技术周期不断变短的今天，经中华医学会影像技术分会主任委员会研究决定，组织全国影像技术知名专家编写中华医学影像技术学丛书，丛书的编写是推动医学影像技术学科建设向前健康发展的一个重大举措。对此，中华影像技术分会组织相应专家积极申报，人民卫生出版社通过评审立项，将丛书作为重点建设项目。
该丛书包括《中华医学影像技术学·影像设备结构与原理卷》《中华医学影像技术学·数字X线成像技术卷》《中华医学影像技术学·CT成像技术卷》《中华医学影像技术学·MR成像技术卷》《中华医学影像技术学·影像信息技术卷》5个分册，内容涵盖了医学技术一级学科下影像技术二级学科中各个亚学科的内容。
中华医学影像技术学丛书是影像技术学科的一个整体，分门别类的叙述了各种影像设备及其附属设备的构造、性能特点、成像技术参数及其临床意义和成像原理，以及各种影像设备的安装要求；各种影像设备检查技术的临床适用范围、检查技术要点、图像质量控制措施等；医学影像信息技术是一个新的影像技术分支学科，与影像技术密不可分。
中华医学影像技术学丛书是医学影像技术学科及其亚学科内涵的大全，具有医学影像技术学科内涵的完整性、系统性、理论性、科学性和实用性。丛书的每个分册又自成一体，分别叙述了医学影像技术各个亚学科的发展历程，各种影像设备的检查技术，以及各个影像技术亚学科的发展趋势。
中华医学影像技术学丛书是影像技术人员的工具书，也是医学影像专业学生的辅导书，同时也是临床医师的参考书。本丛书在临床应用中不断地锤炼和完善，将对医学影像技术学科的发展具有极大的促进作用，必将造福影像技术学科和广大影像技术工作者。中华医学会影像技术分会主任委员 余建明2017年3月前 言
随着医学科技的不断进步，高端医学影像设备在临床逐渐得到普及应用和推广。尤其是近年来，涌现出许多新的检查技术和先进的医学影像设备，CT作为其中发展最快的专业之一，为医学的进步作出了巨大的贡献，同时也促进了医学影像技术向更科学、更严谨的专业化方向发展。鉴于此，有必要进行《中华医学影像技术学·CT成像技术卷》的编写工作，以适应医学影像技术发展的需要。
在中华医学会影像技术分会的组织下，我们进行了《中华医学影像技术学·CT成像技术卷》的编写工作，目的是适应医学影像技术的发展需求，并增加CT新概念和新技术的介绍，满足实际工作的需要。我们坚持遵循“三基”（基本理论、基本知识、基本技能）、“五性”（思想性、科学性、先进性、启发性、适用性）和“三特定”（特定对象、特定目标、特定限制）的教材编写原则，并在编写过程注重把握继承、发展与创新的关系，在参考王鸣鹏教授主编的《医学影像技术学·CT检查技术卷》的基础上有所侧重，有所发展，有所创新。本书尽可能涵盖CT的基本理论知识，以及必要的解剖和疾病专业知识，以满足在校学生和专业工作者的学习和临床参考。
本书在启动和编写阶段，得到中华医学会影像技术分会主任委员余建明教授许多有益的建议，从而保证了本书的顺利编写，在此表示感谢。同时，也特别感谢参与编写的各位专家，在本书的编写过程中展示出较高的专业水平、遵循严谨的科学态度和无私的奉献精神，为本书的编写作出了重要贡献。
在本书的编写中，各位编者已尽全力，但由于影像新技术的不断进步以及篇幅的限制，加之编写时间仓促，不能面面俱到，难免出现疏漏和谬误之处，恳请广大师生和读者给予批评指正。高剑波2017年5月引 言
CT是计算机体层成像（computed tomography，CT）的简称，它的出现是继1895年伦琴发现X线以来，医学影像学发展史上的一次革命。
CT的发明可以追溯到1917年。当时，奥地利数学家雷登（J.Radon）提出了可通过从各方向的投影，并用数学方法计算出一幅二维或三维图像的重建理论。
1967年，由考迈克（Allan Macleod Cormack）完成了CT图像重建相关的数学问题。亨斯菲尔德（Godfrey Newbold Hounsfield）在英国EMI实验中心进行了相关的计算机和重建技术的研究，用9天时间获得数据组，2.5小时成功地重建出一幅人体横断面图像。
1971年9月，第一台CT装置安装在Atkinson-Morley医院。同年10月4日在安普鲁斯（Ambrose）医师的指导下做临床试验，检查了第一位患者。当时，每一幅图像的处理时间减少到20分钟左右。后来，借助微处理器使一幅图像的处理时间减少到4.5分钟，CT的临床试验获得了成功。
1972年4月，在英国放射学研究院年会上亨斯菲尔德和安普鲁斯宣读了关于CT的第一篇论文，宣告了CT机的诞生。同年10月，在北美放射学会年会（RSNA）上向全世界宣布了这一在放射学史上具有划时代意义的发明。
1974年，美国George Town医学中心的工程师莱德雷（Ledley）设计出了全身CT扫描机，使CT不仅可用于颅脑，而且还可用于全身各个部位的影像学检查。
由于他们的成就，亨斯菲尔德于1972年获得了与工程学诺贝尔奖齐名的McRobert奖。1979年亨斯菲尔德和在塔夫茨大学从事CT图像重建研究工作的考迈克教授一起，获得了诺贝尔医学生理学奖。
CT与普通X线摄影方法相比，主要有以下四个方面的优点：（一）真正的断面图像
CT通过X线准直系统的准直，可得到无层面外组织结构干扰的横断面图像。与常规X线体层摄影比较，CT得到的横断面图像层厚准确，图像清晰，密度分辨率高，无层面外结构的干扰。另外，CT扫描得到的横断面图像，还可通过计算机软件的处理重组，获得诊断所需的多平面（如冠状面、矢状面）的断面图像。（二）密度分辨率高
CT与普通X线摄影检查相比，它的密度分辨率有大幅度提高。其原因是：第一，CT的X线束透过物体到达检测器经过严格的准直，散射线少；第二，CT机采用了高灵敏度的、高效率的接收器；第三，CT利用计算机软件对灰阶的控制，可根据诊断需要，随意调节适合人眼视觉的观察范围。一般，CT的密度分辨率要比普通X线检查高20倍左右。（三）可做定量分祈
CT借助于CT值能够准确地测量各组织的X线吸收衰减值，通过各种计算，可做定量分析。（四）可制用计算机做各种图像处理
借助于计算机和图像处理软件，可做病灶的形状和结构分析。采用螺旋扫描方式，可获得高质量的三维图像和多平面的断面图像。
CT虽然极大地改善了诊断图像的密度分辨率，但由于各种因素的影响，也有其局限性和不足。
1.极限空间分辨率仍未超过普通X线检查 目前，中档CT机的极限空间分辨率约10LP/cm，而高档的CT机其极限空间分辨率约14LP/cm或以上。普通X线屏片摄影的分辨率可达7～10LP/mm，无屏单面药膜摄影，其极限空间分辨率最高可达30LP/mm以上。
2.CT虽然有很广的应用范围，但并非所有部位和脏器CT都是最好的选择 如空腔脏器胃肠道的CT扫描，在腔内病变的观察不如内镜。由螺旋CT扫描的CT血管造影（CTA）、冠脉CTA等，其在显示小血管分支上不如DSA血管造影。目前，由于近年来多层螺旋CT的出现和一些新成像方法的应用，已使这些差距逐渐缩小。
3.CT的定位、定性诊断只能相对比较而言，其准确性受各种因素的影响 在定位方面，CT对于体内小于0.5～1cm的病灶，常常容易漏诊或误诊。在定性方面，也常受病变的部位、大小、性质，病程的长短，患者的体型和配合检查等诸多因素的影响。
4.CT的图像基本上只反映了解剖学方面的情况，基本没有脏器功能和生化方面的资料，当体内的某些病理改变其X线吸收特性与周围正常组织接近时，或病理变化不大，不足以对整个器官产生影响，对此CT也无能为力。第一章 CT设备技术概述
在CT发明和应用的历史进程中，其发展大致可分为两个阶段，即从CT发明到螺旋CT出现的非螺旋CT阶段，以及从螺旋CT投入临床使用到目前为止的多层螺旋CT时代。相比较而言，第一阶段的意义是改变了医用X线的诊断方式，而第二阶段则是在第一阶段的基础上发展和丰富了横断面X线诊断的手段。第一阶段CT设备的内容目前仅保留了历史意义，第二阶段是目前正在使用的，下面将根据CT设备发展的顺序，分别阐述各种不同非螺旋和螺旋CT设备的主要结构特点和成像特性。第一节 非螺旋CT机
20世纪80年代末螺旋CT发明之前，CT的发展通常以代称呼（图1-1-1），而螺旋CT出现后，CT的改进和发展则不再以代称呼。以下是螺旋CT发明前各代CT的基本特点概述，螺旋CT将由专门章节讨论。
各代CT机的基本特点如下：一、第一代CT机
第一代CT机为旋转（rotation）加平移（translation）扫描方式，多属头颅专用机，由一个X线管和1个闪烁晶体探测器组成。X线管是油冷固定阳极，扫描X线束被准直成为铅笔芯粗细的笔形束（pencil beam）。X线管与探测器连成一体，扫描时，X线管产生的射线束相对探测器环绕人体的中心作旋转和同步直线平移运动，X线管每次旋转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°并重复前述扫描动作，直至完成180°以内的180个平行投影采样。这种CT机结构的缺点是射线利用率很低，扫描时间长，一个断面需3～5分钟，重建1幅图像的时间为5分钟。二、第二代CT机
第二代CT机仍为旋转加平移扫描方式。扫描X线束改为5°～20°的窄扇形线束，因此又称为小扇束CT扫描机，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20～90秒。另外，第二代CT缩小了探测器的孔径、加大了矩阵和提高了采样的精确性等，改善了图像质量。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，以避免伪影的出现而影响图像质量。此外，由于探测器几何尺寸较大，部分X线照射在探测器间隔中而没有得到有效的利用。三、第三代CT机
第三代CT机改变了扫描方式，为旋转加旋转扫描方式，使X线管和探测器作为整体只围绕患者做旋转运动来进行数据采集。X线束是30°～45°宽扇形束，因此又称为广角扇束CT扫描机，探测器数目增加到300～800个，扫描时间缩短到2～9秒或更短。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，由于排列方式使扇形束的中心和边缘与探测器的距离相等，无须作距离测量差的校正。该扫描方式的缺点是：扫描时需要对每一个相邻探测器的灵敏度差异进行校正，这是因为一个角度的投影内相邻测量常由不同的探测器进行，在扫描期间绝大多数探测器从不曾接受过未经衰减的射线，造成在旋转轴周围出现一个同心环形伪影。图1-1-1 第一代到第四代CT扫描机四、第四代CT机
第四代CT机的扫描方式是探测器静止而只有X线管环绕机架的旋转，因此称为静止加旋转扫描方式。X线束的扇形角达50°～90°，因此也减少了X线管的负载，使扫描速度可达1～5秒。探测器更多达600～1500个，全部分布在机架360°的圆周上。扫描时，没有探测器运动，只有X线管围绕患者作360°的旋转。与第三代CT机扫描不同，在第四代扫描方式中，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，这样可以有效地避免环形伪影的发生，但是这么多的探测器在扫描过程中只有扇形X线束照射部分能够使用，这就造成了探测器的浪费。五、第五代CT机
第五代CT机又称电子束CT，它的结构明显不同于前几代CT机（图1-1-2），扫描方式采用静止加静止扫描方式，X线管和探测器都是静止的。它由一个电子束X线管、一组由864个固定探测器阵列和一个采样、整理、数据显示的计算机系统构成。最大的差别是X线发射部分，它包括一个电子枪、偏转线圈和处于真空中的半圆形钨靶。扫描时，电子束沿X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30毫秒、50毫秒和100毫秒。由于探测器是排成两排216°的环形，一次扫描可得两层图像；还由于一次扫描分别轰击4个靶面，故总计一次扫描可得8个层面。由于时间分辨率高，所以具有减少运动伪影，提高对比剂的利用率和进行动态研究等特点。图1-1-2 电子束CT第二节 CT机的基本结构一、X线发生装置（一）高压发生器
早期的CT机一般采用三相X线发生器，独立于机架系统。CT对高压电源的稳定性要求很高，因为高压值的变化直接反映X线能量的变化，而X线能量与吸收值的关系极为敏感，是决定人体组织对X线衰减系数µ的关键值。因此三相发生器大都采用高精度的闭环控制稳压措施和高压四极管稳定输出。
三相高压发生器分为连续式和脉冲式，连续式主要用于第二代CT机；脉冲式主要用于第三代CT机。
高频发生器于20世纪80年代起开始用于CT机、乳腺摄影机和移动式X线机等。它的工作原理是将低频、低压的交流电源转换成高频、高压电源，可产生500～25 000Hz的高频，经整流和平滑后，其电压波动范围小于1%，输出波形稳定，而常规三相、十二脉冲发生器的波动范围为4%。
现代CT机都采用体积小、效率高的高频发生器。由于体积小，重量轻，发生器可被直接安装在旋转的机架上，与旋转架一起同步旋转，使扫描系统更加紧凑。目前使用的高频发生器的功率最高可达120kW，管电压的范围大都可在80～140kV之间选择，X线管电流的范围一般是20～800mA。（二）X线管
CT扫描对X线射线源的要求是：①足够的射线强度：根据物体的大小、物质的原子序数、密度和厚度能形成不同的衰减，②穿透一个物体所需足够的射线量。
X线管由电子阴极、阳极和真空管套组成，其基本结构与普通X线机的X线管相同，但额定功率较常规X线管要大。
CT用X线管也可分为固定阳极和旋转阳极两种。固定阳极X线管主要用于第一、第二代CT机中，安装时固定阳极管的长轴与探测器平行。由于第一、第二代CT机的扫描方式是直线平移加旋转，扫描时间长，产热多，须采用油冷或者水冷方式强制冷却球管。
旋转阳极X线管主要用于扇束扫描方式的第三代和第四代CT机中，X线管长轴与探测器垂直，焦点大小一般为1.0mm × 1.0mm；现代CT高速旋转阳极管焦点大小一般在0.5～1.2mm，阳极靶面材质多为钨、铼合金，转速为3600转/分或10 000转/分。
现在螺旋CT扫描机的X线管一般都采用大功率的X线管。X线管的管套大都采用金属或陶瓷材料，阳极靶面的直径可达到200mm，X线管整体质量的增加，也增加了X线管的热容量和散热率。阴极采用一根或者数根灯丝组成，吸气剂采用钡，吸收使用过程中产生的气体分子，确保了X线管的真空状态。
螺旋CT X线管靶面的厚度也有所增加，并且使用了不同的材料，目的是为了提高阳极的热容量。以前的阳极使用全金属制造，现在有些X线管采用化学汽化沉淀石墨复合层和黄铜的复合阳极盘。由于石墨有很好的储热性能，使阳极的热容量提高。而最新的CT X线管开始采用液体轴承来替代过去的滚轴轴承，液体轴承的主要成分是液态的镓基金属合金，采用液体轴承后，一方面能增加X线管的散热率，另一方面还能减少噪声和振动。
CT用X线管的产热量计算公式是：1.4 × kV·mA·S。式中1.4是常P数。将实际应用的参数分别代入上述公式并乘以常数1.4，即等于一次检查X线管产生的热量。该公式适用于三相和高频发生器，其中的时间是一次检查的总计扫描时间。单位是HU，1HU = 1J（焦耳）。
此外，现代X线管为了提高热容量，还采用了所谓的“飞焦点”设计，即X线管阴极发出的电子束，曝光时交替使用，其变换速率约1.0毫秒，利用锯齿形电压波形的偏转，导致电子束的瞬时偏转，使高压发生时电子的撞击分别落在不同的阳极靶面上，从而提高了阳极的使用效率，并能提高成像的空间分辨率。
最新由西门子公司推出的CT用X线管称为电子束控管，即所谓的“零兆X线管”，英文商品名为“Straton tube”。该X线管的最主要改进是将阳极靶面从真空管中分离出来，使阳极靶的背面完全浸在循环散热的冷却油中，改变了以往阳极靶面的间接散热为直接散热，大大地提高了X线管的散热效率（与普通CT X线管相比，散热率提高了5～10倍，为5MHU/min），满足了螺旋扫描长时间、连续工作的要求。由于散热效率的提高，阳极靶面的直径也可减小，电子束控管阳极靶的直径为120mm，普通CT X线管阳极靶的直径通常可达200～300mm，阳极靶直径的减小同时使X线管的体积减小和重量减轻。第二个改进是旋转轴的改进，即以前所有的X线管只有阳极旋转，阴极部分是固定的。而“零兆X线管”的阴极部分也增加了一个轴承，与阳极靶面一起在真空管中同时旋转，这个改进也避免了X线管机械设计上的弱点，使阳极的机械旋转性能更稳定，并更有利于阳极旋转速度的提高。电子束控管的阴极结构有点类似于电子束CT的X线管，它产生的电子束须由偏转线圈聚焦和偏转一定的角度射向阳极靶面产生X线。二、冷却系统
一般扫描机架内有两个冷却电路，即X线管冷却电路和电子冷却电路。无论旋转阳极还是固定阳极，在扫描过程中均会产生大量的热。一方面会影响电子的发射，更为严重的是导致靶面龟裂，影响到X线质量，所以冷却是必须的。X线管用绝缘油与空气进行热交换，扫描机架静止部分则用风冷或者水冷进行热交换。扫描机架与外界是隔绝的，通过热交换器控制温度。球管和机架内都有热传感器把信号传给主计算机，当温度过高时，则会产生中断信号。机器停止运转，直到温度降到正常范围才可以重新工作。另外，主计算机根据扫描参数的设定预算热量值，当预算值超过正常范围时，计算机会在屏幕上给出提示，操作者可通过修改扫描方案。如缩短扫描范围、降低毫安、千伏等。扫描机架内部温度的升高会影响到电子电路的热稳定性。温度一般在18～27℃为宜。
CT除X线管自身的油冷却外，机架的冷却系统一般有水冷却、风冷却和水风冷三种，各个公司在各种型号的CT机中分别采用其中的一种，并且这三种冷却系统各有优缺点。机架冷却系统的主要作用是加速散发由X线管和机架内电器设备在工作期间产生的热量。冷却系统的散热效果如水冷最好，但是装置复杂、结构庞大，需一定的安装空间和经常性地维护；风冷却效果最差，其他一些方面也正好与水冷相反；而水风冷则介于两者之间。低档CT扫描机多采用空气冷却，中、高档CT机多采用水冷或水、气冷却方式。三、准直器
用于限定X线束形状的器件，在CT扫描中，准直器有以下三个作用：
1.调节CT扫描的层厚。
2.减少患者的辐射剂量。
3.减少进入探测器的散射线。
CT机中的准直器一般有两套：一套是X线管端的准直器（或称前准直器），由固定的和可调节的几组叶片组成，它的作用是控制X线束在人体长轴平行方向上的宽度，从而控制扫描层厚。在多层螺旋CT扫描机中，为了减少焦点半影现象，可调节的准直器叶片一般都安装在尽可能远离X线球管；另一套是探测器端的准直器（或称后准直器），同样由固定的和可调节的几组叶片组成，固定部分叶片的开口一般都等于或大于扫描中使用的最大层厚，它的狭缝分别对准每一个探测器，使探测器只接受垂直入射探测器的射线，尽量减少来自成像平面之外方向的散射线的干扰。为了在剂量不增加的前提下，有效利用X线，探测器孔径宽度要略大于后准直器。前准直器主要控制扫描层厚，后准直器主要控制患者的辐射剂量，前后两组准直器必须精确地对准，否则会产生条形伪影。也有的CT机仅采用一套准直器，这种方式的配置则无后准直器，在第三代CT以后，焦点尺寸很小，经滤过器和前准直器的调整，X线束具有很好方向性。探测器窗口很小，中心射线以外的散射线很难到达探头。但是，因扫描速度加快，前后准直器的协调也难以同步，影响到接受质量，所以三代以后的CT机都不加后准直器。四、滤过器 /板
从X线管发出的原发射线是一束包含不同能量的辐射，其中有不同数量的长波和短波。在实际使用中，CT机所产生的X线也是多能谱的。而CT扫描必须要求X线束为能量均匀的硬射线，所以从球管发出X线必须经过过滤。
现在CT机中所使用的楔形补偿器（或称滤过器/板）的作用是：吸收低能量X线，优化射线的能谱，减少患者的X线剂量，并且使通过滤过后的X线束变成能量分布相对均匀的硬射线束。
圆形物体（CT检查患者的横断面近似圆形）由于形状的原因，扇形波束照射时，中心射线穿透厚度大，边缘射线穿透厚度小，X线衰减吸收不一样，射线硬化的产生也有所差别，中心与边缘信号强度相差较大，但这些变化探测器无法检测到，为了纠正射线硬化不一致的现象，CT扫描仪中使用了专用的滤过器。
第一代CT扫描机的楔形滤过器是一个方形、中间呈弧形凹陷的水箱。目前CT机的滤过器/板主要有：①X线管的固有滤过，通常为3mm厚的铝板，有时也使用0.1～0.4mm厚的铜板；②“适形”滤过器（如蝶形，bow-tie），形状为两面凹陷剖面观类似于蝴蝶形状的高密度物质，目的是适应人体形状射线衰减的需要。“蝶形”滤过器中心部分几乎无衰减射线的作用，而四周则有较强的衰减射线作用，它的主要作用是：滤除部分低能射线，同时也降低了到达探测器射线能的动态范围；其次减少“蝶形”周边与物体作用产生的散射线，降低了患者的辐射剂量。“蝶形”滤过器常采用特氟隆（Tef l on，聚四氟乙烯）为材料，原因是这种物质原子序数低、密度高而均匀，非常适合作为“蝶形”滤过器的材料。X线管的固有滤过和“蝶形”滤过器通常都置于X线管的窗口前。
CT机中通常必须使用滤过器/板，但同时使用滤过器/板也增加了X线的输出量。五、X线检测接收装置（一）探测器
探测器的作用是接收X线辐射并将其转换为可供记录的电信号。
探测器作为一种成像介质，必须要具有转换效率、响应时间、动态范围和稳定性等特性。
1.转换效率指探测器将X线光子俘获、吸收和转换成电信号的能力。
2.响应时间指探测器能够响应两次X线照射的最小时间间隔长度。
3.动态范围指在线性范围内接收到的最大信号与能探测到的最小信号的比值。
4.稳定性指探测器响应的前后一致性，如果探测器的稳定性较差，则CT机必须频繁地校准来保证信号输出的稳定。
已投入临床应用CT机的探测器可分为固体和气体两大类，固体可分为两种：闪烁探测器和稀土陶瓷探测器，气体常用高压氙气，固体和气体的作用原理分别是：
1.闪烁探测器利用闪烁晶体将X线转换成可见光，再把可见光转换成电子能。
探测器多采用闪烁晶体耦合一个光电倍增管组成，由闪烁晶体把X线转换为光信号，再用光电倍增管或高灵敏度光电二极管接收，变成电信号送至信号采集处理器。通过探测器后的电信号实现了辐射能到电能之间的转换，其中闪烁晶体将辐射能转换为光能，光电倍增管中的光电阴极又将光能转换为电能。
早期的固体探测器采用铊激活碘化钠晶体（Nal），使碘化钠晶体材料和光电倍增管耦合在一起，起到光电转换作用，但由于碘化钠有余晖，且动态范围有限，后又被锗酸铋（BGO）和钨酸镉（CdWO）等取代，而光电倍增管则被固态光电二极管闪烁晶体探测4器所取代。
20世纪70年代末至80年代初的CT机大都使用钨酸镉探测器，80年代至90年代初则改用闪烁晶体和高压氙气探测器。
2.稀土（贵金属）氧化陶瓷实际上是掺杂了一些像钇之类金属元素的超快速氧化陶瓷，其采用光学方法使这些材料和光二极管结合在一起。其特点是X线吸收率达99%、光电转换效率高、与光电二极管的响应范围匹配好、更低余晖以及更高的稳定性，并且容易进行较小分割。
3.气体探测器利用气体电离室直接将X线转换成电子能。
气体探测器通常做成一个密封的电离室，密封的气室内被加入约30个大气压，以增加气体分子的电离，电离室的上下夹面由陶瓷拼成，每个电离室两侧用薄钨片构成，中心收集电极也由钨片构成，而X射线入射面由薄铝片构成，所有的分隔相互联通。电离室内充满氙气，当入射X线进入电离室后使氙气电离，其正、负电离子分别由中心收集电极的正、负极接收（负电离子被正电极接收，正电离子相反），通过前置放大器放大后送入数据采集系统。电离室侧面的钨片对X线有准直作用，可防止被检测物体产生的散射线进入电离室。
第三代CT扫描机的气体探测器多采用高压氙气，利用气体电离的原理，入射的X线使气体产生电离，然后测量电流的大小进而得到入射X线的强度。
固体探测器的优点：灵敏度较高，有较高的光子转换效率。
固体探测器的缺点：首先是相邻的探测器之间存在缝隙，X线辐射的利用率相对较低；其次是晶体发光后余晖较长影响响应函数，使高低密度交界处的图像会产生拖尾伪影；最后是整个探测器阵列中的各个探测器不易做得完全一致，造成误差影响成像质量。
气体探测器的优点：稳定性好、响应时间快、几何利用率高、无余晖产生。
气体探测器的主要缺点：首先是吸收效率较低；其次是在制作工艺上只能做成单排的探测器阵列，无法做成多排的探测器阵列。故在多层螺旋CT中已不采用高压氙气探测器阵列。
一般而言，固体探测器的转换效率约95%，几何效率为40%～50%；气体探测器的几何效率约95%，转换效率约45%。总检测效率的计算公式是：总检测效率=几何效率×固有（转换）效率。（二）模数、数模转换器
模数转换器是CT数据采集系统（data acquisition system，DAS）的主要组成部分。
CT最初探测到的模拟信号是连续的随时间变化而不断变化，它可由电压表读取或由示波器显示，但无法被计算机识别。
模数转换器的作用是将信号放大器放大后的输出信号积分后多路混合变为数字信号送入计算机处理模数转换器由一个频率发生器和比较积分器组成，后者是一组固态电路，被称为“时钟”，它的作用是把模拟信号通过比较积分后转变成数字信号。同样数模转换器是上述的逆向运算，它的“时钟”电路根据输入的数字信号转换成相应的模拟信号。
模数和数模转换器有两个重要的参数——精度和速度。精度是指信号采样的精确程度，精度与分辨率有关，分辨率用量化级数或比特描述。速度是指信号的采集速度，也就是数字化一个模拟信号的时间。在模数和数模转换器中，信号采集速度与精确性始终是一对矛盾，即采样信号数字化的精确性越高，采集时间越长，反之，采集速度越快，采样的精确性则越低。（三）数据采集系统
数据采集系统（data acquisition system，DAS）主要由信号放大器、模数转换器和数据传送器等共同组成，因其在CT成像系统中作用特殊，尤其在多排螺旋CT机中，往往被列为一个系统。
数据采集系统是位于探测器与计算机之间的电子器件，和探测器一起负责扫描后数据的采集和转换。
数据采集系统除了接收、放大来自探测器的信息和传送已转换信息外，作为DAS系统主要部件的模数转换器，还有以下两个作用：
1.射线束测量，包括通过人体后的衰减射线和未通过人体的参考射线。
2.将这些数据编码成二进制数据。六、机械运动装置（一）扫描机架
机架是一个与检查床相垂直安装的框架，里面安装各种扫描采集部件。内部由固定和转动两大部分组成：前者包括旋转控制和驱动，滑环系统的碳刷、冷却系统、机架倾斜和层面指示以及机架、检查床控制电路等；后者主要包括X线管、准直器和滤过器、探测器、前置放大器、采样控制部件、X线发生器和逆变器、低压滑环等。
机架的孔径和倾斜范围两项性能指标在应用中较为重要，孔径指机架孔的开口大小，多数CT机的机架孔径为70cm，部分CT扫描机的孔径已达85cm。机架必须能够倾斜，以适应不同患者情况和各种检查的需要，倾斜角度通常为±12°～±30°。（二）滑环
根据结构形状，滑环可有两种类型：盘状滑环和筒状滑环，盘状滑环的形状类似一个圆盘，其导通部分设在盘面上，而筒状滑环呈圆筒状，它的导通部分则位于圆筒的侧面。
导电刷通常有两种类型，金属导电刷和混合导电刷。金属导电刷采用导电的金属和滑环接触，每一道滑环有两个金属导电刷游离端与其接触，目的是增加可靠性和导电性。混合导电刷采用导电材料银石墨合金（又称碳刷）与滑环接触，同样，有两个导电刷游离端与滑环接触。
滑环的传导方式：根据滑环传导电压的高低，可分为高压滑环和低压滑环。高压滑环通过滑环传递产生X线的电压达上万伏，而低压滑环通过滑环传递给X线发生器的电压为数百伏。
低压滑环采用只有数百伏特的交流电源，根据X线发生控制信号，借助于导电刷将电流送入滑环。在低压滑环供电方式中，电流进入滑环后，由滑环将电流送入高压发生器，再由高压发生器产生高电压并输送给X线管。低压滑环的X线发生器、X线管和其他控制单元全部都安装在机架的旋转部件上。
在高压滑环供电方式中，交流电源直接供电给高压发生器，由高压发生器将高电压送入滑环，然后再输送给X线管。高压滑环一般也采用小型的、高频发生器，并且高压发生器不安装在旋转的机架上。高压滑环易发生高压放电导致高压噪声，影响数据采集系统并影响图像质量。低压滑环的X线发生器须装入扫描机架内，要求体积小、功率大的高频发生器。
目前，大多数生产厂家都采用低压滑环。（三）扫描床
检查床的作用是把需扫描检查的患者准确地送入预定或适当的位置。
根据CT检查的需要，检查床有两个方面的要求：承重和床面材质。承重是确保特殊体型患者的检查需要；另外，床面材料必须由易被X线穿透、能承重和易清洗的碳素纤维组成。
检查床应能够上下运动，以方便患者上下，同时检查床还能够纵向移动，移动的范围应该能够做从头部至大腿的CT扫描，床纵向的移动要相当平滑，定位精度要求高，绝对误差不允许超过±0.5mm，一些高档CT机可达±0.25mm。另外检查床的进退还应有准确的重复性，如扫描过程中有时要对感兴趣区反复扫描，每次扫描检查床必须能准确地到达同一层面。这就要求检查床不仅要有一定的机械精度，控制信号也必须精确无误。
为适应CT检查的需要，与X线束射出同方向的位置上有定位光源，以利于准确定位。七、计算机设备（一）主计算机
以往的CT计算机系统属于通用小型计算机，但随着计算机技术的飞速发展，小型计算机与微型计算机之间的差别已经很小，现在很多CT机包括多层螺旋CT都采用微型计算机作为CT的主计算机。
CT的计算机系统一般都具有运算速度快和存储量大这两个特点。
CT计算机的硬件通常包括输入输出设备、中央处理器（CPU）、阵列处理器、接口装置、反投影处理器、储存设备和通信硬件。
CT的计算机还须包含软件，并通过硬件执行指定的指令和任务。
CT计算机的作用主要是接受数据采集系统（DAS）的数字信号，并将接收到的数据处理重建成一幅横断面的图像。
CT的主计算机都具有协同处理的能力。协同处理的方式是：两个或两个以上大致相同的处理器各自执行一个或几个处理任务，协同处理的主要目的是加快处理速度或提高计算机的处理能力。
根据CT机和CT机制造厂商的不同，CT成像的处理方式可有并行处理、分布式处理和管线样处理。（二）图像重建计算机/阵列处理器
图像重建计算机是CT计算机中一个很重要的部分。过去，计算机的处理速度较慢，需依靠专用的阵列处理器来重建图像，现在由于计算机制造技术的发展，阵列处理器已被运算速度快的微型计算机替代，一般称为图像重建计算机。
图像重建计算机一般与主计算机相连，其本身不能独立工作，它的主要任务是在主计算机的控制下，进行图像重建等处理。
图像重建时，图像重建计算机接收由数据采集系统或磁盘送来的数据，进行运算后再送给主计算机，然后在显示器上显示。它与主计算机是并行工作的，图像重建计算机工作时，主机可执行自己的运算，而当图像重建计算机把数据运算的结果送给主机时，主机暂停自己的运算，处理图像重建计算机交给的工作。八、图像显示及存储装置（一）显示器（监视器）
显示器的作用是：人机对话（通过键盘，其包括患者资料的输入、扫描过程的监控等）信息和扫描结果图像显示。
显示器有黑白和彩色两种，通常显示图像都采用高分辨率的黑白显示器，文字部分的显示有时采用彩色显示器。
显示器的性能指标主要是显示分辨率，一般以点阵和线表示。
另外与显示分辨率有关的是重建后图像的显示矩阵、像素大小和灰阶位深等。（二）存储器
CT的图像存储设备分别由硬磁盘、软盘、光盘、PACS等组成，它们的功能是存储图像、保存操作系统及故障诊断软件等。
在硬件的设置上，硬盘、磁带和光盘等是分列的。通常一次扫描后，由数据采集系统采集的原始数据先存储于硬盘的缓冲区，待扫描完成后，经重建处理后的图像，再存入硬盘的图像存储区，从磁带、光盘等存取图像往往也通过硬盘作中介。随着网络技术的发展，也可将CT图像数据存储于PACS系统和云服务器。
由于CT属于数字成像设备，为保证图像的动态范围，存储都采取数字二维像素阵列方式，每个像素点由若干与图像灰阶有关的比特组成。
多数情况下，CT图像的矩阵大小是512 × 512，深度是 8～12 个812比特，灰阶范围是 512（2）～4096（2）。
一般，一幅512 × 512 × 2字节的CT图像约需0.52MB的存储空间。第三节 螺旋CT一、单层螺旋CT
与非螺旋CT相比，单层螺旋CT设备结构主要是利用了滑环技术，去除了CT球管与机架相连的电缆，球管探测器系统可连续旋转，并改变了以往非螺旋CT的馈电和数据传导方式，使CT扫描摆脱了逐层扫描的模式，从而提高了CT扫描和检查的速度。由于螺旋CT扫描时检查床连续单向运动，球管焦点围绕患者旋转的轨迹类似一个螺旋管形，故称为螺旋扫描。
在螺旋式扫描方式中，有两个基本概念是必须提及的，即螺距和重建增量。
螺距（pitch）是螺旋CT扫描方式特有的、与图像质量相关的参数。它的含义是：扫描旋转架旋转一周期间检查床运行的距离与层厚或准直宽度的比值。它是一个无量纲的量，是检查床运动距离和层面曝光的百分比。根据IEC（international electrotechnical commission，IEC）说明，螺距的定义由公式1-3-1表示：
式中TF（table feed）是扫描旋转架旋转一周期间检查床运行的距离，单位为mm；W是层厚或射线束准直的宽度，单位也是mm。
重建增量（reconstruction increment）的定义是：被重建图像长轴方向的间距。重建增量有时也被称为“重建间隔”（reconstruction interval）或“重建间距”（reconstruction space）。
螺旋CT与非螺旋CT的一个重大区别是区段采集和逐层采集，由于螺旋CT采集的数据是连续的，所以可以在扫描区间任意位置重建图像。通过采用不同的重建增量，可确定相邻被重建图像的间隔或层面重叠的程度。重建增量与被重建图像的质量有关，即不同程度的重叠重建，可使三维等后处理图像的质量改善。二、4层螺旋CT
单层螺旋CT的探测器阵列与非螺旋CT相比基本没有变化。4层螺旋于1998年由4家CT设备制造商同时推出。与单层螺旋CT相比，其硬件方面的主要改进是探测器阵列排数和数据采集通道有所增加，使CT扫描机架一次旋转可同时得到4层图像，并且扫描覆盖范围也相应增加。（一）4层螺旋CT的探测器
与单层螺旋CT不同，4层螺旋CT的探测器材料采用了辐射转换效率高的稀土陶瓷闪烁晶体组成，与光电二极管一起共同组成探测器阵列。以前固体探测器材料的辐射总转换效率是50%～60%，而改用稀土陶瓷材料后，辐射的总转换效率可达到99%。
由于探测器排数的增加，各厂商设计的4层螺旋CT探测器排数也由此各不相同，其结果不仅影响了层厚的大小和组合，同时也影响了螺旋CT扫描重要技术参数螺旋的计算表达方式：
1.Toshiba公司的4层螺旋CT有34排探测器，其中0.5mm 4排，1.0mm 30排，机架旋转一周最大覆盖范围为32mm。
2.GE公司采用16排1.25mm的等宽探测器，机架旋转一周最大覆盖范围为20mm。
3.Philips（Picker）和Siemens公司采用 8排1～5mm的探测器，包括四对1mm、1.5mm、2.5mm、5mm的探测器，机架旋转一周最大覆盖范围为20mm。
根据各家厂商4层螺旋CT探测器的排列方式，大致可分为两种类型：等宽型和不等宽型探测器阵列。GE属于典型的等宽型探测器排列，Philips（Picker）和Siemens属于典型的不等宽型探测器排列，Toshiba的探测器阵列排列方式应该也属于不等宽型，但有部分观点认为也属于等宽型。
两类不同排列组合的探测器阵列各有利弊。等宽型探测器排列的层厚组合较为灵活，但是外周的四排探测器只能组合成一个宽探测器阵列使用，并且过多的探测器排间隔会造成有效信息的丢失。不等宽型探测器的优点是在使用宽层厚时，探测器的间隙较少，射线的利用率较高，因为无法产生数据的探测器间隙只有7个，缺点是层厚组合不如等宽型探测器灵活。
4层螺旋CT与单层螺旋CT相比，旋转一周扫描覆盖的范围比单层螺旋扫描有所增加，每旋转一周的扫描时间也缩短至0.5秒，纵向分辨率也有所提高，但4层螺旋CT扫描还未真正达到各向同性，根据厂商公布的数据，其平面内（横向）分辨率为0.5mm，纵向分辨率则为1.0mm。（二）4层螺旋CT的数据采集通道
单层螺旋CT或以前的非螺旋CT机，通常只有一个数据采集通道，其与模数转换器等组合称为数据采集系统（data acquisition system，DAS），而 4层螺旋CT由于需同时采集4层数据的需要，数据采集通道增加到4个。工作时根据层厚选择的需要，通过位于数据采集系统上电子开关的关闭和导通，进行不同的组合，最后形成数据采集的输出。4层螺旋CT的DAS在工作时，长轴方向的探测器形成四个通道同时采集数据，每一个数据采集通道可只接收一排探测器阵列的扫描数据，也可以将数排探测器阵列的扫描数据叠加后等于一组数据输出，虽然各厂家探测器排数都超过4排，有的甚至达到8倍，由于总共只有4个数据采集通道，其最终获得的扫描层数最多只能为4层。（三）4层螺旋CT的技术改进
4层螺旋CT的探测器由8排以上组成，其成像过程以及参数方面与单层、双层螺旋CT相比也有所不同，主要的差别有以下几个方面：准直器的使用、射线束的宽度和螺距。
X线束由前准直器准直后，经被扫描物体的衰减投射于多排探测器阵列。对单排探测器而言，其射线束的宽度等于扫描所得的层厚宽度，但在多排探测器扫描时，扫描射线束的宽度并不决定扫描后得到的层厚，其最后所得的层厚而是由所使用的探测器宽度决定。如一次多层螺旋扫描，采用的射线束宽度为8mm，投射到四排探测器上可以是4层2mm的层厚，或者是两层4mm、一层8mm的层厚。从理论上说，如果不考虑探测器阵列的间隙，所采用的探测器排的宽度等于扫描所得的层厚，并可以用公式1-3-2表示：
上式中d是层厚或探测器的宽度，D是射线束宽度，N是所使用探测器的排数。在单层螺旋CT中射线束的宽度等于探测器的宽度，而在多层螺旋CT中探测器的宽度只等于1/N射线束的宽度，理论上这种扫描射线束的应用，增加了扫描的覆盖率。一般而言，探测器的排数越多，扫描覆盖范围越大。
4层螺旋CT中由于探测器排数的增加，X线的辐射形状也必须做相应的改变。在单层螺旋扫描中，从X线管发出的射线束在z轴方向呈扇形，而垂直于z轴方向则是一个很窄的射线束（与所选层厚相等），称之为扇形束；在多层螺旋扫描中，由于z轴方向探测器排数增加，垂直于z轴方向的射线束必须增宽，以覆盖增加的探测器阵列，这种射线束形状被称之为“小锥形束”。小锥形束在z轴方向增加了辐射的距离，并且射线倾斜的角度也相应增大，与单层螺旋扫描相比，图像重建的内插算法也必须相应随之改变。（四）4层和4层以上螺旋CT的螺距
在单层螺旋扫描中，螺距（P）的计算方法较为简单、明了，即射线束宽度（或层厚）与扫描一周检查床移动距离的比值，而多层螺旋CT中由于计算方法的不同，使螺距计算的结果有所不同。4层螺旋CT问世后，曾经使用的多层螺旋CT螺距计算方法和名称有两种：准直螺距和层厚螺距（collimation pitch & slice pitch）。
准直螺距（又称螺距因子、射线束螺距）的定义是：不管是单层还是多层螺旋CT（与每次旋转产生的层数无关），螺距的计算方法是扫描时准直器打开的宽度除以所使用探测器阵列的总宽度。如Siemens的16层螺旋CT每排探测器的宽度为0.75mm，当准直器宽度打开为12mm时，16排探测器全部使用，则此时的准直螺距为1（16 × 0.75mm = 12mm，12mm/12mm = 1）。又如4层螺旋CT时，准直器打开宽度为10mm，准直射线束宽度为10mm，使用两排5mm的探测器，此时螺距同样为1。上述螺距计算的特点是不考虑所使用探测器的排数和宽度，与单层螺旋CT螺距的计算概念相同，同样由于螺距变化对图像质量的影响因素也相同。
层厚螺距（又称容积螺距、探测器螺距）的定义是：扫描机架旋转一周检查床移动的距离除以扫描时所使用探测器的宽度，并且乘以所使用探测器阵列的排数。如4层螺旋CT使用2排5mm的探测器，检查床移动距离10mm，准直射线束宽度为10mm，则层厚螺距为 2（10mm/10mm = 1，1 × 2 = 2）。又如4层CT扫描时机架旋转一周检查床移动30mm，准直射线束宽度20mm，采用4排5mm的探测器阵列，则层厚螺距为 6（30mm/20mm = 1.5，1.5 × 4 = 6）。后一个例子如按照准直螺距的计算方法应该是1.5，即30mm/20mm = 1.5，层厚螺距的特点是着重体现了扫描时所使用探测器的排数。三、16层螺旋CT
16层螺旋CT在2002年的北美放射年会上被推出，其最大的改变是探测器阵列的排数和总宽度增加，其次机架旋转一周的扫描速度也相应缩短为0.42秒，最短为0.37秒。在4层与16层之间，某些厂商还曾推出8层螺旋CT，因从技术层面的特点不明显，故此处从略。（一）16层螺旋CT的探测器
以两家CT机生产厂商为例，由Siemens公司推出的16层CT机的探测器阵列仍为不等宽型，探测器阵列中间部分为16排宽度均为0.75mm的探测器排组成，两侧各有1.5mm宽的探测器4排，总共24排探测器，探测器阵列总宽度为24mm，或一次旋转最大覆盖范围为24mm。每排探测器数量为672个，总共有探测器数量是16 128个。GE公司推出的16层CT机的探测器阵列也改为不等宽型，探测器阵列中间部分为16排宽度为0.625mm的探测器，两侧则各排列1.25mm宽的探测器4排，总计探测器排数也是24排，探测器阵列总宽度为20mm，一次旋转最大覆盖范围为20mm。每排的探测器数量为880个，探测器的总数为21 120个。（二）16层和16层以上螺旋CT的图像重建
16层和16层以上螺旋CT的图像重建由于探测器排数增加和z轴方向的宽度增加与单层及4层螺旋CT差别较大，4层螺旋CT的图像重建可基本不考虑锥形束效应，而16层以上都采用将锥形束边缘部分射线一起用于成像的计算，故此处简单地将四家厂商的图像重建方法列出，以供参考。
1.自适应多平面重建（adaptive multiple plan reconstruction，AMPR）的方法是将螺旋扫描数据中两倍的斜面图像数据分割成几个部分。重建时，各自适配螺旋的轨迹并采用240°螺旋扫描数据。经过上述的预处理后，最终图像重建的完成还需要在倾斜的、不完整的图像数据之间采用适当的内插计算。采用AMPR重建方法后其内插函数的形状、宽度均可自由选择，像4层CT中的自适应z轴内插方法一样，AMPR方法也实现了扫描螺距自由可选，并且层厚的变化与螺距无关。
2.加权超平面重建（weighted hyperplane reconstruction）的概念有点类似AMPR的方法，但起始步骤有些不同。先将三维的扫描数据分成一个二维的系列，然后采用凸起的超平面作区域重建。如先收集全部投影数据中的1～9，然后再2～10、3～11，最后再将所有扫描数据加权平均处理。经过参数优化后，可获得良好的噪声、伪影和层厚响应曲线形状的图像。
3.Feldkamp重建算法是一种近似序列扫描三维卷积反投影的重建方法。该方法是沿着扫描测量的射线，将所有的测量射线反投影到一个三维容积，以此计算锥形束扫描的射线。三维反投影方法对计算机的要求较高，需配置专用的硬件设备来满足重建速度的要求。（三）迭代重建技术
2009年的北美放射年会后，一些高端CT制造商相继推出了新的图像重建方法——迭代重建。迭代重建算法其实在CT发明初期已曾经用过，由于该重建算法计算复杂，反复迭代需采用数学模型，并需要运算速度快的计算机支持，最终未投入市场使用。由于近年来计算机技术的迅速发展，以及多层螺旋CT应用辐射剂量较高的原因，CT生产厂商纷纷推出了经过改良的迭代重建算法，并应用于各自新开发的CT上。迭代重建的最大优点是，通过反复多次的迭代可降低辐射剂量并可相应减少伪影，根据不同的应用一般可降低辐射剂量30%～70%。各公司不同的迭代算法名称分别是，GE：自适应统计迭代重建（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）及基于模型的迭代重建（MBIR）；Siemens：图像空间迭代重建（iterative reconstruction in image space，IRIS）及原始数据域迭代重建（SAFIRE）；Toshiba：自适应低剂量迭代（adaptive dose reduction iterative，ADIR）；Philips：iDose。四、64层及以上螺旋CT
2003年后各大CT机生产厂商相继推出了64层螺旋CT产品，与16层螺旋CT比较，技术层面尤其是硬件技术的改进不是很多，期间还包括了32层和40层多层螺旋CT。64层多层螺旋CT的主要变化是滑环旋转一周的速度提高（最短0.33秒），一次扫描层数增加和覆盖范围加大，另外图像质量和各向同性的分辨率又有提高，x轴、y轴和z轴分别达到0.3、0.3和0.4，其主要的技术参数改变见表1-1-1。
64层螺旋CT的探测器阵列在大部分厂家如Toshiba、GE、Philips
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