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震撼医疗黑科技:X光成像神器揭秘

  来源:【中国医药报】

  X线计算机体层摄影装置

  各种传统X线摄影和数字化X线成像技术,均是通过对人体三维结构进行二维重叠显示来形成图像的。由于人体内部组织的影像互相重叠,病灶的确切位置和细节就难以分辨。同时,X线摄影对于吸收系数很接近的组织(如肝脏和胰脏)中的病变也难以区分,这些部位在临床上被视为X线诊断盲区。

  X线计算机体层摄影(CT)又称为计算机体层摄影,是利用人体内各种组织对X线的吸收差异,以测定X线在人体内的衰减系数为基础,采用一定的数学方法,经过计算机处理,得出衰减系数在人体内的二维分布矩阵,并转变为图像画面上的灰度分布,从而实现建立断层图像的现代医学成像技术。

  CT检查属于横断面成像,可以经过图像重建,在任意方位显示组织或器官,从而对病变显示得更全面;同时,该技术形成的图像具有高密度分辨率,对于有密度改变的细微病变也能进行显示。此外,增强CT检查还可以用于进一步明确病变性质。

  CT成像相关基本概念

  体层 指受检体中的一个薄层,又称为断层,其2个表面可粗略视为互相平行的平面。在CT扫描过程中,受检体中被X线束透射的部分就是断层。

  像素 构成图像的基本单元,是具有一定分辨能力的感光点。对于二维图像来说,像素就是按一定的大小和坐标人为划分出的图像平面的面积元。对于一幅图像,划分的像素数越多,像素就越小,画面就越清晰,携带的生物信息量就越大。

  体素 指在受检体内待成像层面按一定的大小和坐标人为划分出的小体积元。针对划分好的体素进行空间编码,即可形成编好排序的体素阵列。一般情况下,体素的大小是:长和宽约为1~2毫米,高(体层的厚度)约为3~10毫米。划分方案有多种,如256×256、320×320、512×512等。需要注意的是,各像素的坐标排序要与各体素的坐标排序相同,即像素和体素应在坐标上一一对应。

  衰减系数 人体各种组织对X线的线性吸收系数,称为衰减系数。CT本质上是一种利用X线穿透人体后的衰减特性作为诊断依据的检查方法。在物理学原理方面,CT检查与普通X线检查具有一致性,都遵从X线指数衰减规律。

  CT值 指在CT图像中人体各组织与X线衰减系数对应的值。无论是矩阵图像还是矩阵数字都是CT值的代表,而CT值又是从人体组织器官的衰减系数换算而来的。

  需要注意的是,CT值不是绝对不变的数值。它不仅与人体内在因素(如呼吸、血流等)有关,而且与X线管电压、CT装置、室内温度等外界因素有关。对于CT值,应经常进行校正,否则可能会导致误诊。

  CT图像重建原理

  在CT扫描中,将采集的各个剖面数据(又叫原始数据)经过计算机计算转换为图像的过程称为图像重建。

  目前,CT图像重建方法有多种,主要包括直接法和间接法两大类。其中,直接法是指直接求解线性方程系数的方法;间接法是首先进行傅里叶变换,再进行反变换,即可导出吸收系数,从而重建出图像的方法。

  作为间接法的一种,褶积法(又叫滤波反投影法)目前应用较广泛。该方法是将测量数据经傅氏变换到频域,再与滤波函数进行卷积运算后反变换到时域,然后进行反投影。褶积法具有处理速度较快、图像较清晰等特点。在该方法的实际应用中,常根据不同组织结构特点,加入权函数对图像重建加以修正。

  需要注意的是,无论采用何种方法重建图像,必须保证采集的原始数据是准确的。

  CT扫描方式

  CT扫描装置主要包括X线管、前准直器、滤过器、检查床、后准直器、探测器等部件。其中,X线管和探测器固定在扫描机架上组成扫描结构,它们围绕检查床上的患者进行同步扫描运动,此过程即为扫描方式。由于使用的X线束形状和探测器数量不同,所采用的同步扫描方式也不同。CT扫描方式主要包括单束平移-旋转方式、窄扇形束平移-旋转方式、旋转-旋转方式、静止-旋转方式和电子束扫描方式等。(未完待续)

  (摘编自《医疗器械专业技术知识》,中国医药科技出版社出版)

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