1. 슬립링 기술(Slip-Ring Technology)
나선형 CT가 가능해진 것은 갠트리의 연속회전을 고려한 슬립링(slip ring)기술 덕분이다. 슬립링은 전자기계장비로, 원형전기전도체 링(트랙)과 회전하는 경계면에 전기에너지를 전달하는 접촉 솔(brush)로 구성되어 있다. 오늘날 CT 스캐너는 슬립링 기술을 적용하고 있으며, 연속회전스캐너, 체적 CT 스캐너, 혹은 슬립링스캐너라고 부른다. CT에서 슬립링 기술이 이전에 적용된 적이 있다는 점에서 이 기술은 새로운 것이 아니다. 예를 들어, Varian V-360-3CT 스캐너(구형 스캐너)가 슬립링 기술을 바탕으로 하여 갠트리의 연속 회전에 성공했다. 이런 방식의 회전은 자료수집의 속도 상승이라는 결과를 낳는데, 높은 자료수집 속도는 역동적 CT 스캐닝과 CT 혈관조영술(CTA) 같은 검사를 가능하게 하였다. 또한 슬립링은 X선관을 작동시킬 전력을 공급할 뿐 아니라 검출기에서 나온 신호를 영상재구성컴퓨터로 보내 입력되도록 되어있다.
슬립링은 원반형과 원통형의 두가지 타입이 있다. 원반형 디자인에서는 여러개의 전도성 링이 회전면에 동심원을 만든다. 원통형 디자인에서는 회전의 축을 따라 위치 한 전도성을 띤 링이 원통형을 형성한다. CT의 여러 구성부품에 전력을 전달하는 솔은 고정된 슬립링 위의 접촉 홈(트랙)에서 미끄러지듯 움직인다. 솔의 재질은 금속솔과 합성솔로 나눌 수 있다. 금속솔은 전도성을 띤 전선을 미끄럼접촉장치(sliding contact)로 사용한다. 솔을 구성하고 있는 하나 이상의 전선은 전도성 링에 대해 한쪽 끝이 자유로운 외팔보스프링(cantilever spring)역할을 하도록 배열되어 있다. 흔히 링(트랙) 하나에 두 개의 솔이 사용되어 통신 신뢰도나 전류전송능력을 증가시킨다. 합성솔은 특정한 전도체 물질덩어리(예를 들어 은-흑연 합금 등)를 미끄럼접촉장치로 사용한다. 다양한 종류의 여러가지 스프링 디자인이 솔과 링 사이의 접촉 상태를 유지하기 위해 사용되며, 여기에는 외팔보, 압축, 일정 하중 등의 방법이 이용된다. 슬립링스캐너는 재래식 회전 - 정지 - 역회전 방법의 스캐너에서 사용된 X선관에 연결된 긴 고압전선 중간에 연결 장착하여 갠트리를 한 방향으로 연속회전을 할 수 있게 하였다. 재래식스캐너에서는 한 바퀴 완전히 회전하고 나면 감긴 줄 을 풀어야 한다. 재래식스캐너의 고압전선은 X선실에 위치한 고전압발생장치에서 나온다. 반변 슬립링스캐너의 고전압발생장치는 갠트리 안의 회전틀에 X선관, 검출기 등과 함께 장착되어 있다. 슬립링을 통한 전련공급을 기본으로 하며, 저전압이나 고전압용 슬립링스캐너가 현재 사용되고 있다.
저전압슬립링(Low-Voltage Slip Ring)과 고전압슬립링(High-Voltage Slip Ring)을 짧게 말 하자면, 저전압슬립링은 회전틀에 장착되며 고전압슬립링은 갠트리 외부에 위치하기 때문에 X선관과 함께 회전하지 않는다.
2. 장점(Advantages)
슬십링 기술은 X선관의 연속회전을 가능하게 하여 환자에게서 체적자료를 빠르게 획득 할 수 있다는 큰 장점이 있다. X선관이 지속적으로 회전하면서, 환자도 갠트리의 홀을 통해 계속해서 직진 이동을 한다. 이로써 나선형(spiral)으로 CT스캐닝이 이루어지는 것이다. 빨라진 스캔 시간과 스캔 간 지연 최소화를 하며 연속획득(다중획득)검사 능력, 재래식 CT스캐너의 특징인 회전-정지-역회전 과정 생략을 하며 케이블의 감김-풀림 과정을 생략한다.
3. X선 시스템(X-Ray System)
하운스필드는 실험 초기에 저에너지인 단색감마선 방사선을 사용했다. 하지만 나중에는 X선관을 이용해 실험을 수행했는데, 이는 저방사선강도 비율, 높은 방사선원, 낮은 방사선원강도, 고비용 등과 같은 단색감마선 방사선원에서 야기되는 몇 가지 제약사항 때문이었다. 그 후 CT 스캐너는 임상용 고대조도 CT 스캐너에 필요한 고방사선강도를 제공하기 위해 X선관과 함께 작동하도록 제조됐다. 그런데 이 불균질한 빔이 램버트-비어(Lambert-Beer) 지수 법칙을 따르지 않기 때문에 문제가 발생한다. X선 시스템의 구성부품에는 X선발생장치, X선관, X선빔 필터, 콜리메이터가 있다.
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