CT是英語縮寫,本詞條表示的是電子計算機X射線斷層掃描技術。CT,英文全稱computed tomography,它根據(jù)人體不同組織對X射線的吸收與透過率的不同,應用靈敏度極高的儀器對人體進行測量,然后將測量所獲取的數(shù)據(jù)輸入電子計算機,電子計算機對數(shù)據(jù)進行處理后,就可攝下人體被檢查部位的斷面或立體的圖像,發(fā)現(xiàn)體內任何部位的細小病變。 基本信息
原理CT是用X射線束對人體某部一定厚度的層面進行掃描,由探測器接收透過該層面的X射線,轉變?yōu)榭梢姽夂螅晒怆娹D換變?yōu)殡娦盘?,再?jīng)模擬/數(shù)字轉換器(analog/digital converter)轉為數(shù)字,輸入計算機處理。圖像形成的處理有如對選定層面分成若干個體積相同的長方體,稱之為體素(voxel)。掃描所得信息經(jīng)計算而獲得每個體素的X射線衰減系數(shù)或吸收系數(shù),再排列成矩陣,即數(shù)字矩陣(digital matrix),數(shù)字矩陣可存貯于磁盤或光盤中。經(jīng)數(shù)字/模擬轉換器(digital/analog converter)把數(shù)字矩陣中的每個數(shù)字轉為由黑到白不等灰度的小方塊,即像素(pixel),并按矩陣排列,即構成CT圖像。所以,CT圖像是重建圖像。每個體素的X射線吸收系數(shù)可以通過不同的數(shù)學方法算出。 相關術語CT值 某物質的CT值等于該物質的衰減系數(shù)與水的吸收系數(shù)之差再與水的衰減系數(shù)相比之后乘以分度因素。物質的CT值反映物質的密度,即物質的CT值越高相當于物質密度越高。 即CT值=α×(μm-μw)/μw α為分度因數(shù),其取值為1000時,CT值的單位為亨氏單位(Hu)。人體內不同的組織具有不同的衰減系數(shù),因而其CT值也各不相同。按照CT值的高低分別為骨組織,軟組織,水,脂肪以及氣體。水的CT值為0Hu左右。 空間分辨率和密度分辨率前者指影像中能夠分辨的最小細節(jié),后者指能顯示的最小密度差別。 層厚與層距前者指掃描層的厚度,后者指兩層中心之間的距離。 部分容積效應由于每層具有一定的厚度,在此厚度內可能包括密度不同的組織,因此,每一像素的CT值,實際所代表的是單位體積內各種組織的CT值的平均數(shù)。 窗寬與窗位由于正?;虍惓5慕M織具有不同的CT值,范圍波動在-1000~+1000Hu范圍內,而人類眼睛的分辨能力相對有限,因此欲顯示某一組織結構的細節(jié)時,應選擇適合觀察該組織或病變的窗寬以及窗位,以獲得最佳的顯示。 薄層掃描是指層厚為5mm或更薄層厚以下的掃描,用于觀察病變的細節(jié)。 發(fā)明發(fā)明背景 自從X射線發(fā)現(xiàn)后,醫(yī)學上就開始用它來探測人體疾病。但是,由于人體內有些器官對X射線的吸收差別極小,因此X射線對那些前后重疊的組織的病變就難以發(fā)現(xiàn)。于是,美國與英國的科學家開始了尋找一種新的東西來彌補用X射技術檢查人體病變的不足。 1963年,美國物理學家科馬克發(fā)現(xiàn)人體不同的組織對X射線的透過率有所不同,在研究中還得出了一些有關的計算公式,這些公式為后來CT的應用奠定了理論基礎。 1967年,英國電子工程師亨斯費爾德在并不知道科馬克研究成果的情況下,也開始了研制一種新技術的工作。他首先研究了模式的識別,然后制作了一臺能加強X射線放射源的簡單的掃描裝置,即后來的CT,用于對人的頭部進行實驗性掃描測量。后來,他又用這種裝置去測量全身,獲得了同樣的效果。1971年9月,亨斯費爾德又與一位神經(jīng)放射學家合作,在倫敦郊外一家醫(yī)院安裝了他設計制造的這種裝置,開始了頭部檢查。1971年10月4日,醫(yī)院用它檢查了第一個病人?;颊咴谕耆逍训那闆r下朝天仰臥,X射線管裝在患者的上方,繞檢查部位轉動,同時在患者下方裝一計數(shù)器,使人體各部位對X線吸收的多少反映在計數(shù)器上,再經(jīng)過電子計算機的處理,使人體各部位的圖像從熒屏上顯示出來。這次試驗非常成功。1972年4月,亨斯費爾德在英國放射學年會上首次公布了這一結果,正式宣告了CT的誕生。這一消息引起科技界的極大震動,CT的研制成功被譽為自倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以后,放射診斷學上最重要的成就。因此,亨斯費爾德和科馬克共同獲取1979年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。而后,CT已廣泛運用于醫(yī)療診斷上。 發(fā)展階段1972年第一臺 CT誕生,僅用于顱腦檢查;1974年制成全身CT,檢查范圍擴大到胸、腹、脊柱及四肢。 第一代CT機采取旋轉/平移方式(rotate/translate mode)進行掃描和收集信息。由于采用筆形X射線束和只有 1~ 2個探測器,所采數(shù)據(jù)少,所需時間長,圖像質量差。 第二代CT機將X線束改為扇形,探測器增至30個,擴大了掃描范圍,增加了采集數(shù)據(jù),圖像質量有所提高,但仍不能避免因患者生理運動所引起的偽影 (Artifact)。 第三代CT機的控測器激增至300~ 800個,并與相對的X射線管只做旋轉運動(rotate/rotate mode),收集更多的數(shù)據(jù),掃描時間在5s以內,偽影大為減少,圖像質量明顯提高。 第四代CT機控測器增加到1000~ 2400個,并環(huán)狀排列而固定不動,只有X射線管圍繞患者旋轉,即旋轉/固定式 (rotate/stationary mode),掃描速度快,圖像質量高。 第五代CT機將掃描時間縮短到50ms,解決了心臟掃描,是一個電子槍產(chǎn)生的電子束(electron beam)射向一個環(huán)形鎢靶,環(huán)形排列的探測器收集信息。推出的64層CT,僅用0.33s即可獲得病人的身體64層的圖像,空間分辨率小于0.4mm,提高了圖像質量,尤其是對搏動的心臟進行的成像。 |
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