CT扫描仪：用途和工作原理
计算机断层扫描(CT)仪是供医生使用的一种强大诊断工具。在传统的数字放射
学领域，X射线平板式探测仪提供密致物质（比如骨骼和其他组织）的2D图像，在一个平面上重叠。这种形式的医学成像仍然广泛应用于牙科和乳房X射线检查等领域，提供特定器官或身体部位的扫描。
CT扫描自20世纪70年代初开始应用于临床，因为能够显示头部、心脏或肺部等器官的三维图像，给医学治疗带来了重大变化。CT扫描仪生成的图像还在骨骼、组织、血管和其他人体部位之间显示高对比度。
那么，CT扫描仪如何生成图像，供医学专家用来诊断和治疗癌症、心脏病、支气管炎和肺炎以及肌肉或骨骼损伤等疾病？
CT扫描仪如何“分层显示”人体
CT扫描仪将复杂的硬件和软件技术并用，以重建人体内部器官的3D图像。
该扫描仪由一个X射线管和一个探测仪组成，两者位置彼此相对，围绕患者旋转，提供完整的360°轴向扫描。X射线管发射的X射线会穿透人体。患者进入扫描区域之后，探测仪阵列捕捉另一侧的衰减X射线光子，并从多个角度收集大量数据点。
X射线管和探测仪阵列均安装在旋转环（或机架）上。机架可用于控制旋转速度，并准确测量每次投影的角位置。
探测仪阵列围绕患者快速转动，从多个角度捕捉投影图像。这些投影被用来形成人体的三维分层。图像分层可以通过复杂的算法堆叠在一起，生成一个渲染的3D图像。这就是“计算机断层扫描”的由来：“断层扫描”一词是指通过将身体“切割”成虚拟分层来获得图像；这项技术是“计算机计算”的，因为来自数百张分层的原始图像数据必须在软件中编译之后，才能呈现出可供医生查看和分析的图像。
这种渲染图像中的信息非常有用，因为它可以获得不同人体部位的高对比度，且各部位彼此不重叠。这种对比度取决于软组织、骨骼和血液的不同X射线衰减特征以及使用或不使用对比剂的扫描效果。此外，由于获取了多个角度的投影，CT扫描仪的软件可以通过显示3D渲染图像或分层来解析堆叠的体内物质。
影响CT扫描仪性能的关键因素
在理想环境中，医生可能希望CT扫描极为细致、明晰和清楚，应该准确无误地体现人体状况；不受运动假象影响，例如患者的心跳，以及在呼吸时胸腔的鼓动。出于安全考虑，应只需要最少量的辐射暴露即可获取临床相关数据。
如今的扫描仪已经非常接近这种理想状态。但技术一直在进步，CT扫描仪制造商也在不断研究新方法和新技术来实现以下目标：
- 捕捉更薄的分层，利用更高的空间分辨率来生成更细致的图像。
- 更广泛的探测区域，使得扫描仪能在一次旋转中覆盖更大人体面积。
- 降低电子噪声的影响，提高信噪比。如此可以提高图像质量，减少辐射量。
- 降低系统功耗。如此可以降低散热，进而减少对冷却操作的需求，避免影响探测仪阵列的性能。
- 提高捕捉和处理图像分层的速度，减少运动假象造成的影响。
- 提高灵敏度和分辨率，以检测较小特征的更多细节。
艾迈斯半导体技术在CT扫描仪中的应用
艾迈斯半导体自20世纪90年代以来一直在为CT探测仪阵列开发高端传感器。探测仪阵列的作用是捕捉干净而精准的图像信号。这就需要采用分辨率高、噪声低且功耗极低的混合信号半导体技术——在这个领域，艾迈斯半导体处于世界领先地位。
艾迈斯半导体面向CT扫描仪推出的标准产品包括传感器和读出IC，例如AS5950和AS5900。它们为值CT分区中使用的探测仪阵列提供高性能，适用于16至64层CT仪器。具有128、256或更多层的高级扫描仪所用的高性能探测仪阵列需要极低的噪声和高线性度。为了服务于这个高端市场，艾迈斯半导体以专用芯片(ASIC)的形式向全球领先的CT机制造商提供CT传感器。
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