基于平板探测器的锥束CT系统综述
锥形束乳腺CT的图像性能测试及评价
锥形束乳腺CT的图像性能测试及评价屈艳【摘要】本文描述测量锥形束乳腺CT的图像性能的几个典型的测试方法，评价其性能质量。
使用特定的体模对科宁的KBCT-1000进行测试。
测量的图像性能结果符合评价准则要求。
该结果相对于目前临床广泛应用的数字乳腺摄影设备的图像诊断更为精准，诊断的可靠性更高。
%This paper describes the methods testing typical imaging performance of the cone beam X-ray mammographic equipment for computed tomography. Do the test using the special Koning phantom .Evaluation the imaging performance for mammography diagnostic. the equipment provides the precise positioning, quality result for diagnostic.【期刊名称】《中国医疗器械信息》【年(卷),期】2016(022)009【总页数】4页(P58-61)【关键词】锥形束乳腺CT;图像噪声;CT均匀性;高对比度分辨率;低对比度分辨率【作者】屈艳【作者单位】辽宁省医疗器械检验检测院沈阳 110179【正文语种】中文【中图分类】R445.3锥形束乳腺CT是科宁公司开发研制的新型乳腺诊断设备，结合了数字投影图像技术和计算机X射线断层摄影技术，使用锥形的X射线束和数字平板探测器来采集三维立体数据，能够快速的提供高分辨率的三维人体解剖结构图像。
1.1 试验用体模科宁乳腺体模（KBCT模）分为三个部分：位于体模中间的圆柱形容器、体模上端的测试模块1和下端的测试模块2。
圆柱形容器（直径13 cm，高10cm）主要由与水等效的材料构成，其内部充满水，用于测量水的CT值、图像均匀性和图像噪声。
口腔锥形束CT的安全性研究综述
射 线束 只需 围绕 患者旋 转 １ 周 ，即可 获取 扫描 区容 积数 据 ，并可 在此 基础 上进 行轴 位 、冠状 位和 矢状 位 的重建 。
辐 射 损伤 怎样 ？如 何使 用才 安全 ？这 是 患者 和临 床
医 师共 同关 心 的 问 题 。本 文概 要 介 绍 ＣＢ Ｃ Ｔ技 术 及 Ｘ 射 线 损 伤机 理 ，综 述 了 安全 使 用 Ｃ ＢＣ Ｔ 的 原 则 、有效 减 少或 防护 Ｃ ＢＣ Ｔ辐射 损 伤 的策略 。
口腔领面修复学 杂志 ２ ０ １ ４年 １月第 １ ５卷 第 １ 期
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综述 ・
口腔锥 形束 Ｃ Ｔ的安全性研究综述
田 海英 施 生根 刘 东旭
【 摘 要】 锥形束 Ｃ Ｔ（ Ｃ ＢＣ Ｔ ） Ｎ能提供 口腔颌面部的三维影像 ，现 已广泛应 用于 口腔 临床 各个 专业 ，对 口腔医
学 影 像 检 查 、诊 断发 挥重 要 作 用 。随 着 口腔 Ｃ ＢＣ Ｔ应 用 的 日益增 多 ，其 安 全性 也 引 起 临 床 医 师 和 患 者 的 关 注 。 本 文介绍 Ｃ Ｂ Ｃ Ｔ 技 术 及 Ｘ 射 线 损 伤 机 理 、安 全 使 用 Ｃ ＢＣ Ｔ 的原 则 、有 效 减 少 或 防护 Ｃ Ｂ Ｃ Ｔ辐射损伤的策略 。
组 织 、体 液 等物 质相 互作 用 ，引起物 质 的原子 或分
等算法 实现 图像重 建 ，展示 受 检者颌 面 部组 织的 三
维 立 体结构 和 任意 层面 的影 像 信息 。
Ｃ Ｂ ＣＴ与普通 ＣＴ的根本 区别在 于 Ｘ 线束 、影
子 电 离 ，从 而可 直 接破 坏 机 体 内某 些 大 分子 结 构 ，
被 照体 进 行 照 射 ，被 照 组 织 的 投 影数 据 通 过 Ｆ ＤＫ
Promax3Dmid口腔CBCT的工作原理及常见故障解析
Promax3Dmid口腔CBCT的工作原理及常见故障解析作者：***来源：《机电信息》2020年第12期摘要：以現今最流行的口腔CBCT（锥形束CT）为例，简述其先进的成像原理及最具性价比的扫描视野（FOV）的应用，介绍了Promax 3Dmid口腔CBCT设备安装完成后的详细调试步骤，并对常见几大组成部分故障等进行重点分析，能够帮助用户高效地进行后期维护及管理，力求使CBCT设备在口腔X光影像诊断中能发挥极致作用。
关键词：CBCT;FOV;口腔应用;故障处理0 引言随着科学的进步，个人健康管理观念的提升，医疗服务团队日益私有化，随着服务质量的大大提升，往往只有在公立医院才可以见到的X光设备也慢慢进入众多私立医疗机构，其中最常见的应属口腔医疗设备。
近些年大热的口腔CBCT（锥形束CT），业内人士常常称为“三维X光射线设备”，其因为较高的成像分辨率、更低的辐射剂量、更加精确的数据信息、更短的扫描时间等优点，被越来越多的口腔医疗工作者所应用。
1 绪论1.1 X射线口腔CBCT的成像原理口腔X射线CBCT原理是X射线发生器以较低X射线量（通常球管电压在90 kV左右，管电流在10 mA左右）围绕投照体做环形锥形束（DR）的数字投照（图1）。
围绕投照体进行多次（360次左右）脉冲波形式的X射线投照后以“交集”形式所获得的数据在计算机中重组（Reconstruction），经过计算机重建后获得三维图像[1]。
1.2 Promax 3Dmid产品影像接收器的优点随着科学技术的发展，口腔CBCT的探测器接收装置已从影像增强器、CMOS平板探测器发展到今天的非晶硅平板探测器，功能上已从单一的扫描方式（三维图像）发展到三种或多种扫描方式（二维全景、二维头颅和三维图像）。
相比传统的CCD探测器，非晶硅平板探测器（图2）减少了图像的衰减，影像增强器会产生失真和亮度的不一致性，平板探测器则能避免此现象，从而大大提高了图像的空间分辨率，保证了图像质量[2]。
锥形束CT
随着全球患者对医疗射线越来越敏感的趋势，除去很多没有传统CT设备的口腔医院和部分耳鼻喉专科医院已购买之外，相当多已经装备多排螺旋CT的综合医院口腔科也着手引进CBCT。
Cone beam（锥形束）CT是当今口腔头颅影像设备中最有前途和实用性的设备。
Cone beam (锥形束)CT的应用给口腔及头颅部临床领域中的诊断和治疗带来了革命性的变化。
美国ADA预计在今后五年内全球至少有10万台以上的市场。
Cone beam CT，顾名思义是锥形束投照计算机重组断层影像设备（见下图A），其原理是X线发生器以较低的射线量（通常球管电流在10毫安左右）围绕投照体做环形DR（数字式投照）。
然后将围绕投照体多次（180次-360次，依产品不同而异）数字投照后“交集”中所获得的数据在计算机中“重组，reconstruction”后进而获得三维图像。
CBCT获取数据的投照原理和传统扇形扫描CT（见下图B）是完全不同的，而后期计算机重组的算法原理有类似之处。
CBCT与体层CT（螺旋CT）的最大区别在于体层CT的投影数据是一维的，重建后的图像数据是二维的，重组的三维图像是连续多个二维切片堆积而成的，其图像金属伪影较重。
而CBCT的投影数据是二维的，重建后直接得到三维图像。
从他们的成像结构看，CBCT用三维锥形束X线扫描代替体层CT的二维扇形束扫描（如图）；与此相对应，CBCT采用一种二维面状探测器来代替体层CT的线状探测器（如图）。
显然，CBCT采用锥形束X 线扫描可以显著提高X线的利用率，只需旋转360度即可获取重建所需的全部原始数据，而且用面状探测器采集投影数据可以加速数据的采集速度；CBCT所具有的另一个优势就是很高的各向同性空间分辨力。
传统螺旋CT存在：1.X线辐射量大，对于口腔正畸，种植等需多次投照重复进行检查的病例，不符合“医疗照射正当化”原则；2.CT图像质量及准确性易受例如螺距（螺旋CT），层厚等多种因素影响；3.图像重建操作相对复杂，须由经过专业影像培训的人员实施，在一定程度上造成医学影像与口腔临床诊断脱节；4.经济成本高，患者花费增加。
cbct设备工作原理
cbct设备工作原理
CBCT（锥形束CT）设备是一种类似于传统CT扫描的成像技术，但具有更高的空间分辨率和更低的辐射剂量。
CBCT设备工作原理如下：
1. 锥形束发射：CBCT设备使用一个X射线发射器来产生一束锥形形状的X射线束。
该束由几个射线束组成，可以同时发射多个不同角度的X射线。
2. 径向扫描：患者将头部或颌面部放置在扫描区域内，X射线束从不同方向以旋转方式通过患者的头部或颌面部进行扫描。
在每个扫描位置，X射线束通过患者的头部或颌面部，被探测器接收并记录下来。
3. 接收和记录数据：在CBCT设备中，探测器是一个平板探测器，由多个线性或二维的感应器组成。
当X射线束通过患者时，探测器会记录下X射线的强度和位置信息，形成一个二维的投影图像。
4. 数据处理和重建：得到的二维投影图像将被送入计算机，通过算法进行数据处理和重建，生成三维的体素数据集。
重建算法会根据不同的角度和位置信息将二维的投影图像进行组合，恢复成三维的头部或颌面部结构。
5. 成像显示：最后，通过计算机将三维的数据集进行可视化和呈现。
医生可以通过监视器查看并分析患者的头部或颌面部结
构，以帮助进行诊断和治疗规划。
总体来说，CBCT设备通过发射锥形形状的X射线束，进行旋转扫描，并通过探测器记录和重建数据，最终生成高分辨率的三维头部或颌面部图像。
这种成像技术在临床上广泛应用于牙科、颌面外科和耳鼻喉科等领域。
锥束CT超视野成像重建算法综述
第22卷 第2期 CT理论与应用研究 Vol.22, No.2 2013年4月（373-384） CT Theory and Applications Apr., 2013闫镔, 韩玉, 魏峰, 等. 锥束CT超视野成像重建算法综述[J]. CT理论与应用研究, 2013, 22(2): 373-384.Yan B, Han Y, Wei F, et al. Review of algorithms for over FOV size object in cone-beam CT[J]. CT Theory and Applications, 2013, 22(2): 373-384.锥束CT超视野成像重建算法综述闫镔 ，韩玉，魏峰，李磊，李建新（信息工程大学信息系统工程学院，郑州450002）摘要：随着锥束CT的应用日益广泛，如何突破CT成像视野的限制实现对大型物体的成像检测在现实应用中具有重要意义。
本文对超视野重建算法进行了分类介绍，重点介绍了算法的发展过程和目前的发展状况，并对各种算法的特点进行了分析比较，最后对超视野重建算法的发展进行了总结和展望。
关键词：锥束CT；重建算法；成像视野；超视野物体文章编号：1004-4140（2013）02-0373-12 中图分类号：TP301.6 文献标志码：A自从1972年Hounsfield发明第一台CT（Computed Tomography）以来，CT经过了几十年的发展，其扫描方式和成像方法也在不断得到改进，现今对于锥束CT（Cone Beam Computed Tomography，CBCT）的研究和应用已成为CT领域的主流。
在CT技术中，重建算法一直处于非常重要的地位。
不同的重建算法不仅对重建图像的质量有影响，而且对数据量和计算量的要求也有很大差异。
CT重建算法[1－2]大致可以分为迭代型重建算法和解析型重建算法。
迭代重建算法[3－5]假设物体内部信息可以包含在一个数字矩阵中，然后由测量投影数据建立一组未知向量的代数方程组，通过方程组求解未知图像向量。
锥形束ct技术的成像原理及其在放疗中的应用
锥形束ct技术的成像原理及其在放疗中的应用
锥形束CT技术（Cone Beam Computed Tomography，CBCT）是一种三维成像技术，它利用同轴旋转的X射线源和平板式X射线探测器，将多个二维图像叠加成三维图像。
这种技术主要用于放疗中的图像引导，使患者的定位更加精准。
CBCT成像采用的是锥形束束形的X射线，与常规CT不同的是，CBCT采用的是低剂量的X射线，相较于CT的高剂量，CBCT对患者的辐射损伤更小。
CBCT成像原理简单且高效，可在治疗过程中对患者进行快速的三维成像，由此便可实时地对放疗治疗进行跟踪和调整。
CBCT技术的应用，可以减少放疗过程中的误差，提高疗效。
利用CBCT技术，医生不仅可以确定肿瘤的位置和大小，还可以了解周围器官和组织的位置，从而更好地制定治疗方案。
同时， CBCT技术在放疗治疗过程中，还可以协助医生进行剂量的调整和体位的校正，从而进一步提高放射治疗的精度和安全性。
CBCT技术在放疗中的应用逐渐扩大，越来越多的医疗机构积极引入CBCT技术，以提供更加安全和精确的诊疗。
在未来，CBCT技术将会得到更加广泛的应用，有助于提高肿瘤治疗的疗效，从而造福更多的患者。
总之，CBCT技术是一项在放疗中应用广泛的成像技术，其原理简单且高效，能够提高放疗治疗的精度和安全性。
随着技术的不断发展，CBCT技术将会得到更加广泛的应用，成为放疗治疗的重要辅助手段。
锥束CT去除环形伪影的方法研究
锥束CT去除环形伪影的方法研究李化奇;杨迎春【摘要】环状伪影是CT技术人员经常遇到的影响重建图像质量的一种伪影,造成环形伪影的因素很多,其中探测器缺陷引起的环形伪影最为常见。
环形伪影表现在原始图像结构上是圆环或者是圆弧,理论认证发现探测器响应效率不一致,会使锥束三维CT重建结果产生环形伪影。
环形伪影影响了CT图像的分析和后续处理,因此去除环形伪影显得非常具有使用价值。
本文提出一种基于中值滤波的去除伪影方法,与现有的伪影处理方法相比,它不但能很好地去除环形伪影,而且能很好地保护重建图像的细节信息。
%Ring artifacts are often encountered in CT technical staff,which affect the reconstructed image quality.There are many factors cause the ring artifacts, and the defect of detector is most common. The performance of ring artifacts in the structure of original images is ring or circular arc, and the non-uniformity in the response of detector elements will produce the ring artifacts in the cone beam CT reconstruction in theory. Ring artifacts affect the analysis of CT images and the Image-processing, so the removal of ring artifacts has very practical value. We propose a algorithms for artifact reduction based on the median pared to other algorithms,it can not only reduce ring artifacts better, but also protect the details of reconstructed images.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2011(000)011【总页数】4页(P17-20)【关键词】锥束CT;FDK算法;环形伪影;中值滤波【作者】李化奇;杨迎春【作者单位】中北大学,电子测试技术国家重点实验室,太原030051;中北大学,电子测试技术国家重点实验室,太原030051【正文语种】中文【中图分类】TP3910 引言计算机断层成像技术(Computer Tomography,CT)，是通过对物体进行不同角度的射线投影测量而获得物体横截面信息的成像技术。
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图 5 立式平板探测器 CT 系统的几何结构
(Depart ment of Engineering Physics , T singhua University , Beijing 100084)
【Abstract】:Compared w it h 2D fan -beam or parallel -beam CT , cone -beam CT system is able to achieve higher special resolution and bet ter utilization of photons.It also requires less scan time .However , it had not come into practical application because of the dif ficulties in alg orit hms and technology . Wit h t he development of hardware and algorithms , cone -beam CT has become practical in recent years .Flat -panel detecto r is the best candidate for cone -beam CT .Here w e discuss the advantage of flat -panel detecto r .T hen we summarize the flat -panel co ne -beam C T systems at present and make a discussion and comparison of them .
图 2 CCD 探测器结构 示意图
平板探测器的结构如图 3 所示 。在间接转换型 平板探测器中 , X 射线光子在闪烁体层转换成可见
图 3 平板 探测器示意图 (a) 间接转换型 (b) 直接转换型
平板探测器和要成的像有同样大小的尺寸 , 因 而探测器系统不会造成几何失真 。 探测器的厚度都 很小 , 这也正是它被称为 “平板” 探测器的原因 。 平板探测器的读数装置是和探测器结合在一起的 , 本身就具有提高空间分辨率的优势 。不过 , 大面积 平板探测器在近几年才出现 , 目前还在发展中且价 格较 高 。 第 一代 的 平板 探测 器 的尺 寸 在 20cm × 20cm 左右 , 存在薄膜晶体管面板缺陷点较多 、 探 测器噪声大等诸多缺陷[ 5] 。新一代的平板探测器尺 寸已可达 43cm ×43cm , 性能也有了很大的改进[ 6] 。 目前使用平板探测器的 CT 系统已经逐渐进入实用 阶段 , 很有希望成为下一代 C T 系统的代表 。
的优点[ 1] 。 锥束 CT 系统使用的面阵探测器可以分成两大
类 : (1) 基于电 荷耦合器 件 (CCD)的 探测器 ; (2)基于薄膜晶体管 (T F T)的探测器 (平板探测 器)。平板探测器按将 X 射线转换成电信号的方式 不同又 可 以 分为 直 接 转 换 型 和 间 接 转 换 型 , 而 CCD 探测器则都 是间接转换型的 。 第二节简单 介 绍了这两大类面阵探测器的工作原理和特点 , 指出 了平板探测器的优越性 。
【关键词】:锥束 C T ;平板探测器 ;几何结构 ;射线散射 【中图分类号】:O572.21 +2 【文献标识码】:A
Review of Cone -Beam CT Systems Based on Flat Panel Detector
T ANG Jie , ZHANG Li , GAO Wen-huan
【Keywords】:cone -beam CT ;flat -panel detect or ;geomet ry ;scat ter
1 引言
计算机断层成像技术 , 即 CT (Computed Tomog raphy)在临床医学上的应用是 20 世纪医疗技 术进步的重要标志之一 。 自诞生以来 , CT 扫描方 式发生了巨大的变化 , 二维 C T 从单一探测器的平 行束递 增发展到多探测 器扇形束旋 转扫描 ;三维 C T 则从最早的单排螺旋 C T 发展为多排探测器扫 描同时给出 8 -16 层数据的多层螺旋 C T , 近几年 使用面阵探测器的锥束 CT 也逐渐进入实用 阶段 。 相对于其它的几何结构 , 锥束 CT 系统具有空间分 辨率高 、 数据采集时间短 、 射线利用效率高等显著
SPR =散透射射射射线线量量 以此作为散射射线量的定量评估 。 M .Endo , T .T sunoo 等人提 出了一种测量 散 射百分比 的铅盘方 法[ 19] 。 这 种方法 如图 6 所示 , 在待测模型前的射线中轴线上安放铅盘以阻止透射
X 射线进入平板探测器 , 探测器上铅盘的阴影区测 量值即散射射线计数 。 为了测得中轴线投影点的散 射射线 , 需要铅盘直径为 0 , 实验中铅盘的直径从 10mm 到 50mm 以 10m m 的步长增加 , 然后由 10 50mm 的结果外推到 0mm 获得中心点的散射计数 。 在安装了准直器或滤线栅和没有安装准直设备的情 况下分别测得中轴线投影点的散射计数 , 在不安装 铅盘时测得该点的散射和透射射线总计数 , 然后由 此计算 SP R。
光 , 再通过光敏二极管将可见光转换成电荷信号 , 由 TFT 阵列读出。由于产生的可见光向各个方向 发射 , 另外 可见光在闪烁体 内传播时 还会发生 散 射 , 因此在 一点产生的可见 光子会被 邻近的几 个 TFT 单元探测到 , 从而降低了探 测器的空间分 辨 率 。直接转换型平板探测器使用一层无定型硒将 X 射线光子直 接转换成存储在 电容中的 电荷 , 再 由 TFT 阵列读出 。 在一点产生的电 荷在电场作用 下 向一个确定方向移动 , 移动过程中不存在散射的影 响 , 因此直接转换型平板探测器的空间分辨率都比 较高[ 4] 。
中国体视学与图像 分析 2004 年 第 9 卷 第 2 期
改过的重建算法 , 这种结构主要用于新兴的乳腺检 查系统中 。第三节详细介绍了这两种结构及其应用 中的问题 。
第四节对平板探测器 CT 的现状和前景进行了 讨论 。
2 面阵探测器简介
锥束 CT 系统使用的两大类面阵探测射线的影响 CT 系统中不可避免地会有散射射线的影响 , 锥束系统的应用通常要求较高的成像质量 , 因此必 须设法消除散射的影响 。散射包括背散射和来自物 体的散射 , 背散射的影响通常可以通过安装吸收屏 基本消除 , 来自待测物的散射通常是使用探测器前 加准直器的方法抑制 , 本文中提到的 “散射” 如无 特殊说明则指来自待测物的散射 。 线阵探测器仅受 一维的散射影响 , 安装准直器就能达到较好的散射 抑制 , 但平板探测器的散射是二维的 , 影响比线阵 探测器要大得多 。目前对散射的影响已经有了许多 研究工作 , 主要研究问题有两个 :如何评估探测器 接受到的数据中散射射线的多少 ;如何在重建的图 像中尽量减小散射射线的影响 。 3.1.3.1 散射射线量的评估 我们定义 :
3.1.2 立式平板探测器 CT 系统 立式平板探测器 C T 系统的几何结构如图 5 所 示 , 这种系统的射线源和探测器都是固定的 , 而将 待测物置于一个可旋转的转台上[ 17 , 18 , 5] 。
由于这种几何结构需要旋转被测物 , 所以不大 适合用于医学检查 , 但在工件的无损检测中则非常 适用 , 立式结构可以检查质量很大的工件且有着很 好的几何位置稳定性 。
目前的锥束 CT 系统主要有两种几何结构 :一 种的扫描射线束是完整的锥束 , 采用标准的锥束重 建算法 ;另一种的扫描射线束为半个锥束 , 使用修
收稿日期 :2004-02-20 作者简介 :唐杰 (1981-), 男 , 清华大学工程物理系 , 在读博士研究生 ;研究方向 :粒子信息获取与处理
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图 1 直接转换和间接转换型 X 射线探测器 。
CCD 探测 器的发展已经 比较成熟而且 价格较 为低廉 , 在早期的锥束 CT 系统中曾被使用[ 2] 。 但 其用于锥束 C T 系统有许多缺点 。 CCD 探测器由闪 烁体和 CCD 芯片组成 , 闪烁体和 CCD 芯片之间使 用光耦 合 , 这一光耦 合系统通常由 透镜或光 纤构 成 , 而 CCD 芯片比闪烁体小 , 如图 2 所示 。 这种 光学系统减小了到达 CCD 芯片的光子数 , 从而增 加了噪声 、 降低了图像质量 ;还导致了图像的几何 失真和光 线的散射 ;另外 , CCD 芯 片本身的 热噪 声也在一定程度上降 低了图像质量 。 CCD 探测器 由于需要光学系统因而厚度较大 , 这在使用中也是 一个很大的不便[ 3] 。
DOI :10.13505/j .1007 -1482.2004.02.001 中国体视学与图像分析 2004 年 第 9 卷 第 2 期
CHINESE JOURNAL OF STEREOLOGY AND IMAGE ANALYSIS Vo1.9 No.2 Jun.2004
文章编号 :1007 -1482 (2004)01 -0065 -06
图 4 机架式平板探测器 CT 系统的几何结构
由于重力的作用 , 安装射线源和探测器的 C 形 机架会有微小的变形 , 机架的旋转轴位置也会随之 变化 , 这种晃动对重建的结 果有一定的影 响 , D . A .Jaff ray 和 J .H .Siew erdsen 等人对这种影响进 行了研究 , 通过实验测量获得系统几何位置的偏差 曲线并进行校正 , 取得了较好的实验结果[ 14] 。
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的特点不同 , 通常它们分别使用两种不同的机械结 构 :机架式结构和立式结构 。 但这不是绝对的 , 立 式结构在医学检查中也有少量应用 。
3.1.1 机架式平板探测器 C T 系统 机架式平板探测器 CT 系统是 在普通医用 C T 系统的基础上改造而成的 , 它的几何结构如图 4 所 示 。这种系统使用现有医用 CT 机的机械设备 、 X 光源和控制系统 , 仅将原有的探测器更换为平板探 测器 , 修改了控制软件和重建软件 。由于目前医用 C T 机已经有成熟的产品 , 架构这样的系统比较方 便。另外, 由于 CT 最广泛的应用还是在医学中, 而机架式的几何结构最适合于医学检查使用 , 因此 这种几何结构的平板探测器 C T 系统在目前研究中 的使用也比较多[ 5 , 7-16] 。