X 射 線 電 腦 斷 層 掃 描 層 析 技 術(shù) ( C o m p u t e d Tomography)，簡稱CT，原理是用X射線進(jìn)行拍照，不過做一次CT檢查，相當(dāng)于在同一部位分不同層、多個角度進(jìn)行X射線立體化掃描，并由計算機(jī)合成三維立體圖像，電腦斷層掃描能夠更加深入地針對某一器官某一位置的病變進(jìn)行檢查。通常來講，CT機(jī)主要用于對頭顱、胸腔以及腹腔器官進(jìn)行掃描，以鑒定肺部感染、肺癌、腦部腫瘤、血管瘤，以及造影劑檢查心血管狹窄堵塞引起的心肌梗塞等疾病，尤其對于早期肺癌的診斷，CT是最佳的選擇。

　　1 CT成像原理及CT機(jī)上的自動化

　　CT成像的基本原理是用X光線束對人體檢查部位一定厚度的層面進(jìn)行分層掃描，由探測器接收透過該層面的X線，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽夂螅晒怆娹D(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，再?jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，輸入計算機(jī)處理，圖像形成的處理有如將選定層面分成若干個體積相同的長方體體素(Voxel)。掃描所得信息經(jīng)計算而獲得每個體素的X線衰減系數(shù)或吸收系數(shù)，再排列成矩陣，把數(shù)字矩陣轉(zhuǎn)為由黑到白不等灰度的小方塊，即像素(Pixel)，并按矩陣排列，從而構(gòu)成CT圖像。

　　在X線穿透人體器官或組織時，由于人體器官或組織是由多種物質(zhì)成分和不同的密度構(gòu)成的，所以各點(diǎn)對X線的吸收系數(shù)是不同的。CT成像裝置要從不同角度方向上進(jìn)行多次分層掃描，來獲取足夠的數(shù)據(jù)建立求解吸收系數(shù)的方程。

　　因此，CT機(jī)上的自動化大致包括：多角度傳感器、分層次掃描(三維運(yùn)動控制)，以及角度變化與分層掃描的多軸同步聯(lián)動運(yùn)動控制。系統(tǒng)工作流程包括：

　　(1)檢查床體的移動，上下與前進(jìn)退出，這里的移動位置就是多軸運(yùn)動控制的自動化位置控制;

　　(2)X光射線發(fā)射管(俗稱“槍”)和接收成像板(俗稱“靶”)的相對同步掃描和角度變化的同步聯(lián)動，這里的掃描對位就有位置控制，“槍”與“靶”的位置同步與角度變化對齊同步就有自動化同步聯(lián)動控制，并且由于角度的傾斜，同步中還要做位移隨角度傾斜的補(bǔ)償計算，才能夠準(zhǔn)確合成影像。

　　而且，這一部分的位置控制對于精度與可靠性要求很高，如果位置錯了，不僅僅影響檢查的準(zhǔn)確性，也有可能損壞機(jī)器，或者造成對病人的傷害。因?yàn)閄射線對人體有一定的傷害，因此必須時間要短，效率要高，并獲得高質(zhì)量的CT成像。

　　目前常見的CT有64層、128層和256層，每一層的位置控制分層，相當(dāng)于數(shù)碼像素，就是由絕對值多圈編碼器反饋輸出信號完成。層數(shù)越多分得越細(xì)，CT圖像的質(zhì)量越高，但是對于編碼器輸出精度要求也就越高，而且不允許有錯誤數(shù)據(jù)，這對于提供的編碼器要求是很高的。

　　尤其是“槍”與“靶”的自動化同步對位，以及與床體的自動化同步聯(lián)動補(bǔ)償計算，一定要做機(jī)械末端閉環(huán)，反饋的傳感器數(shù)據(jù)輸出要一定同步準(zhǔn)確，重復(fù)精度一定要高，數(shù)據(jù)一定不能有錯，這是CT圖像能夠成像的關(guān)鍵。

　　2 多軸同步控制技術(shù)

　　(1)每一個運(yùn)動負(fù)載軸的機(jī)械末端需要傳感器反饋，并且數(shù)據(jù)可靠性要保證，才能確保同步控制的可靠性。同步控制的可靠性非常重要，因?yàn)槿魏我粋€運(yùn)動負(fù)載軸反饋數(shù)據(jù)的錯誤，或者控制上的失誤，都會造成同步任務(wù)失敗與損失，甚至?xí)斐稍O(shè)備的損壞。所以每一個運(yùn)動負(fù)載機(jī)械末端的傳感器反饋是不能省的，目前以可靠性、實(shí)用性而言，一般選用了機(jī)械式絕對值多圈編碼器為多。

　　在CT設(shè)備中一旦同步掃描任務(wù)失敗，病人就需要多做一次X光劑量，這是不被允許的，因?yàn)槎啻蔚腦光照射對人體會造成傷害。

　　(2)每一個運(yùn)動負(fù)載軸上的絕對值多圈編碼器的數(shù)據(jù)應(yīng)該是無時差的硬件并行同時采集，例如多路硬件連接的到達(dá)同步位置比較器，或者選用同步數(shù)據(jù)采集器轉(zhuǎn)換為總線，進(jìn)入上位機(jī)控制器做同步位置比較。目前也有使用工業(yè)以太網(wǎng)上傳到上位機(jī)控制器。

　　(3)重復(fù)精度與數(shù)據(jù)的可靠性，這是對自動化系統(tǒng)可靠性、安全性的需要。而在多軸運(yùn)動控制中，有些是不同運(yùn)動方向、不同的位置移動比例關(guān)系，非線性的計算或者補(bǔ)償，但是仍然要遵循運(yùn)動控制軌跡設(shè)計的控制，稱為同步聯(lián)動控制。

　　如果反饋數(shù)據(jù)有時差，甚至缺少一個負(fù)載軸的閉環(huán)數(shù)據(jù)反饋，那么運(yùn)動行走的軌跡就會有鋸齒形邊(因?yàn)闀r差關(guān)系)，或者在糾正偏差時引起糾偏振蕩(因?yàn)闀r差關(guān)系)。例如在CT自動化控制中，就是一個五軸的運(yùn)動控制同步聯(lián)動控制，包括發(fā)射門機(jī)的傾斜與旋轉(zhuǎn)角度、床體的三維運(yùn)動控制。如果發(fā)生同步時差，合成的影像將會產(chǎn)生重影、“鬼影”，導(dǎo)致CT影像合成失敗。

　　3 對編碼器的要求

　　CT醫(yī)學(xué)影像設(shè)備對于絕對值多圈編碼器的核心要求有：重復(fù)精度高、高可靠性、不許出錯。

　　目前，其他的醫(yī)學(xué)影像檢查手段還有核磁共振檢查(簡稱MRI)、數(shù)字X光照相(簡稱DR)等，這些設(shè)備也都需要用到絕對值多圈編碼器，它們對于編碼器的性能要求也大致同樣，同時也需要大量的國產(chǎn)化產(chǎn)品普及應(yīng)用。

　　我國目前每百萬人口的CT保有量與發(fā)達(dá)國家比較還很低，需大量普及CT設(shè)備，醫(yī)學(xué)影像CT早期檢查篩選的普及化，可以大幅度提高肺癌的早期發(fā)現(xiàn)率，提高肺癌患者的生存率。這些醫(yī)學(xué)影像檢查設(shè)備如果能夠?qū)崿F(xiàn)大量的國產(chǎn)化制造，就可以實(shí)現(xiàn)全民醫(yī)療的早期檢查，提高我國居民的整體健康水平，解決老百姓“看病貴”的實(shí)際難題，造福社會和人民。