解放军文职招聘考试CT成像

 CT成像

  自1895年伦琴发现X线以来，X线就被广泛应用于医学影像诊断。随着科学技
术的不断发展，医学影像诊断的技术和设备也不断改进和提高，特别是1969年Hounsfield等发明的电子计算机断层扫描(Computed Tomography,简称CT)的问世，使医学影像诊断水平有了突破性进展。随着电子技术以及其它技术的发展，CT装置由头颅CT逐步发展至全身CT，从而开始了全身各个系统的CT检查；由第一、二代CT发展至高分辨率的第三、四、五代CT，使人体各部的骨、软骨、软组织等诸细微结构甚至支气管内、结肠内等腔内结构均能很好地被展现。
CT检查安全、简便、迅速、无痛苦。CT图像是断层图像，密度分辨率高，解剖关系清楚，病变显示良好，对病变的检出率和诊断的准确率均较高。此外，可以获悉不同正常组织和病变组织的X线吸收系数，以进行定量分析。因此，CT得到越来越广泛的临床应用。

第一节  基本原理和设备

一、CT基本原理
CT是用高度准直的X线束围绕身体某一个部位作一个断面的扫描，扫描过程中由灵敏的、动态范围很大的检测器记录下大量的衰减信息，再由快速的模数转换器将模拟量转换成数字量，然后输入电子计算机，高速计算出该断层面上各点的X线衰减数值，由这些数据组成矩阵图像，再由图像显示器将不同的数据用不同的灰度等级显示出来，这样横断面上的诸解剖结构就由电视显示器清晰地显示出来了。
(一)成像原理
CT采用的能量是X线。X线穿射人体后的衰减遵循指数衰减规律：
I=I0e-μd
式中I0为入射X线强度，I为通过物体衰减后的X线强度，d 为物体厚度，μ为物体的线性衰减系数。如果已知I0和d，测I后便可知该物体的μ值。μ值与X线能量和该物体的原子序数，电子密度有关。X线穿射人体经部分吸收后为检测器所接收，检测器接收X射线的强弱取决于人体断面内的组织密度。如组织为骨，则吸收较多的X线，检测器将测得一个比较弱的信号。反之，如组织为脂肪、气腔等，吸收较少的X线，检测器将测得比较强的信号。不同组织对X线吸收不同的性质可用组织的吸收系数(亦称衰减系数) μ来表现。
沿着X射线束通过的路径上，物质的密度和组成等都是不均匀的，为便于分析，可将目标分割成许多小部分象素，每个象素的长度为W，W应足够小，使得每个小单元均可假定为单质均匀密度体，因而每个小单元衰减系数可以假定为常值。设第一个小单元入射的X线强度为I0时，可求出透过此小单元的射线强度为：
I1=I0e-μ1W
式中μ1为第一个小单元的衰减系数。对于第二个小单元来说，I1便是入射线的强度，设第二个小单元的衰减系数为μ2，射线经第二次穿射后的强度为I2，则
I2=I1e-μ2W
将I2的表达式代入上式：
I2=(I1e-μ1W) e-μ2W= I0e-(μ1W+μ2W)= I0e-W(μ1+μ2)
将此过程继续下去，则最后一个小单元穿射后的X线强度为：
In= I0e-W (μ1+μ2+μ3+……+μn)
式中μn是第n个小单元的衰减系数，将方程中的未知数移至左边，得
μ1+μ2+μ3+……+μn=1/W•In•I0/In
这个方程式表明，如果入射X线强度I0穿透强度In，物质的长度总量W均为已知，那么沿着入射X线通过途径上衰减系数之和(μ1+μ2+μ3+……+μn)就可以计算出来。为了建立CT图像，就必须求出每个小单元的衰减系数μ1、μ2、μ3、……μn。也就是说，CT建立图像的过程就是求每个小单元衰减系数的过程，上述方程式就是CT建立图像的基本方程。N个未知的衰减系数不可能由一次穿射而获得，因为一个方程式不可能解出多个未知数。但从不同方向上进行多次的穿射，就可以收集足够多的数据，从而建立起足够数量的方程式。如果把断面等分成512×512个单元，X线在每个角度上投影512次，这样每一个角度上可建得512×512个方程式，求得512×512个单元所对应的衰减系数。然后由电子计算机求解这些方程式，从而得出每个小单元的衰减系数。CT机的象素越小，检测器数目越多，计算机所测出的衰减系数就越多越精确，从而可以建立清晰的图像，以满足医学诊断上的需要。