浅谈CT球管小知识之热容量(朗润医疗)

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浅谈CT球管小知识——热容量

内容来自 朗润医疗  微信公众号 2020年4月23日发布

   X射线计算机断层扫描成像系统，简称CT，是目前人体内部组织器官解剖形态结构的最主要的影像手段系统，尤其是检查有密度和形态变化的疾病敏感病灶，由它引起的影像诊断技术的革命推动了医学迅速发展。  
   CT球管作为CT机中X射线的产生装置，是CT设备的重要组成部分。为满足CT设备各项性能的要求，CT球管必须具有较高的热容量和较高的转速。

CT球管的基本结构

   球管主要是由管芯、管套、散热器、绝缘油以及一些附属配件等组成。其中管芯是球管的核心部件，它是由阳极和阴极组成。

球管剖面图

   在CT机上应用的管芯是旋转阳极管芯，主要由轴承、靶面、转子组成。这种管芯的特点是，能够在小的焦点下，使用更大的电流来工作运行。

管芯结构图

   众所周知，金属能够传导热量，同时也具有热阻力，管芯工作在小焦点、大电流的条件下，会在靶面产生高温。   电子束的轰击位置如果是处于变化中的，变点环就能够在电流更大的情况下工作，靶面产生的热量就有时间向金属内部传导。

CT球管的工作原理

　　CT球管的本质是一个高度真空的阴极射线二极管，能够产生X线。
    它的工作过程可以简单描述为：阴极灯丝在12V电流下被加热，产生自由电子并不断聚集。
    此时将高电压（40-150KV）作用在阴阳两极，由于电势差很大，就会在强电场下使自由电子束由阴极向阳极撞击，同时产生能量交换，将1%的电能转化为X线，由窗口进行发射。其余99%转化为热能留在阳极上。
    因此，对于管芯来说，热容量和散热率都非常重要。

      CT球管的热容量

   热容量是CT球管最重要的参数之一。为衡量球管规格大小的指标，一般来说，热容量越大，其能承载热量的能力就可以越多，使用能力越强，使用寿命越长，一般CT设备使用的CT球管热容量通常在2～3.5MHu，高端设备使用的CT球管热容量在5～8MHu。

球管散热示意图

16层螺旋CT球管的选择

   16层螺旋CT无论从经济角度还是临床角度考量，都是目前市场上性价比较高CT机型。在脑血管性疾病、内耳精细检查、肺早期病变的鉴别诊断、肝脏检查、下肢血管损伤性疾病、骨组织病变检查等诸多方面，16层CT都可以妥善处理，满足临床的全功能应用。
    目前市场上16层螺旋CT的球管热容量大致在2MHu~5.3MHu。那么该如何选择哪种球管的CT，需要考虑以下方面的情况。
    首先，三维图像重建需更高的热容量的球管和更快的散热率。三维图像为16层CT常用功能，为了获得更精细的三维重建图像，需要对细微病变连续薄层大范围扫描，这脱离不了大热容量球管对连续扫描能力的支持。
    其次，日诊断量小并不等同于小热容量球管为最佳选择。譬如扫描高峰期、类似连续两例肝三期扫描，甚至做完一例肝三期后的急诊患者扫描等，这些场景下球管热容量过低势必会造成球管热保护，因此采用低热容量球管不仅增加患者等待时间，而且增加急诊患者及时诊断的潜在风险。
   再者，球管的长期高热容量负荷运行对图像质量和球管寿命都有最直接的影响。尤其是针对肥胖人的扫描，需要更多的入射光子来产生足够的信噪比,从而使球管超负荷运转，长期以往不仅缩短球管使用寿命，也对图像质量产生影响，增加加阅片的难度,降低病灶的显示情况,从而导致误诊或漏诊。

2.0MHu和5.3MHu球管成本核算表

   最后，小热容量球管并不等于低成本。从上面的“2.0MHu和5.3MHu球管成本核算表”可以看出， 5.3M球管的每秒使用成本比2.0M球管低0.2元，单位部位扫描成本低1.4元，所以5.3M大热容量球管更加匹配16层螺旋CT！