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CT科普知识

时间:2011-11-09  来源: 文本大小:【 |  | 】  【打印

  一、CT原理简介 

  CT (Computed Tomography)为计算机断层扫描技术,是计算机控制、X线成像、电子机械技术与数学相结合的产物。CT机是从多角度的方向上检测X线经过被测物体后的X线衰减量,并靠计算机的帮助,用数学的方法重建出物体某一断层的X线衰减系数分布图象,即CT能重现物质内部结构信息 

通常CT影像中每个像素所对应的物质对X射线线性平均衰减量大小的表示。实际中,均以水的衰减系数作为基准,若某物质的平均衰减系数为,则其对应的CT值由下式给出: 

 

  人体各组织(包括空气)CT值约为-1000~1000HU,即约有2000CT值,按CT值的定义,空气的CT值接近于-1000HU,水的CT值为0HU,致密骨约为+1000HU左右。凝固血为56~76HU,脑灰质为36~46HU,脑白质为22~32HU,血液约为12HU,脂肪约为-90~-100HU等。 

  CT图像以不同的灰度来表示,反映器官和组织对X射线的吸收程度。因此,黑影表示低吸收区,即低密度区,如肺部;白影表示高吸收区,即高密度区,如骨骼。CT的密度分辨力高,因此虽然软组织的密度差别较小,吸收系数多接近于水,也能形成对比而成像。 

   二、CT历史与发展 

  1895年,伦琴发现X射线,并为其夫人拍下第一张X片。伦琴获得1901年首届诺贝尔物理学奖。 

  1917年奥地利数学家J.H.Radon用数学原理证实了可通过物体的投影集合来重建其图像,奠定了CT成像的基本思路。 

      

  伦琴        伦琴夫人      第一张X      J.H.Radon  

  1968年,A.M.Cormack 利用简易的CT模型验证并发展了从X线投影重建图像的方法,奠定了解析重建算法的基础;1972年英国EMI 公司的Hounsfield研制成功第一台临床CT。两位共同获得1979年诺贝尔医学奖。 

       

  Hounsfield        第一台临床CT      A.M.Cormack与其CT模型 

  30年,CT发展迅猛。1974年,Robert Ledley 发明全身CT机;1989 Willi Kalender 提出螺旋CT扫描的临床应用思想,促进了CT技术的发展,开拓了容积扫描理论并将其应用于实践。CT探测器从单个探测单元、单排至多排,再到各种面阵探测器,使得CT扫描向大覆盖范围、薄层、高分辨、高速度等高性能方向发展。面阵探测器接收锥形束投影真正实现了容积扫描,成为近几年发展的一大方向。CT的应用领域也从医学扩展到药学(药效检测、新药开发)、材料学(新材料的开发)、工业(各种器件的质检和探伤)、农业(木材和种子的质检和分析)、工程(建筑材料内部孔隙度、连通度和渗透性分析)、珠宝(真伪识别和最佳切割方案设计)、考古(化石的结构和成分分析)等其它领域。 

  CT扫描模式也在不断发展,从第一代单束扫描发展至五代扫描,成像时间可以小于1s1989年在旋转扫描的基础上采用滑环技术实现了螺旋CT,而面阵探测器的出现推动了锥束CT的扫描方式,从而实现了真正的容积扫描。 

 

    一代        二代         三代       四代     五代 

    

 

    

   

         螺旋CT                   锥束CT 

    

  三、CT应用 

  X 射线自1895 年被伦琴发现以来,已经成为医疗诊断、放射治疗、工业检测等领域的 

  重要手段。计算机断层成像技术(Computed TomographyCT)诞生于19世纪70年代,实 

  现了三维成像并消除了物体重叠对检测带来的影响,在医学成像、工业及安全检查等领域 

  发挥了重要作用。CT的临床应用非常广泛,包括头颈部疾病、胸部疾病、心脏及大血管的CT检查、腹部疾病检查等等。在工业上可以检测高密度和大尺寸物体、多孔材料或微米级的电路元件,检测内容包含内部缺陷、杂质分布、密度变化、装配结构、尺寸测量等。 

   

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