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CT发展史

CT发展史 纳米维景
2018-01-05
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导读:自人类历史上第一台计算机断层扫描(Computed Tomography,简称CT)设备诞生以来,CT装置迅速发展并被广泛运用,在扫描方式上CT的技术进步经历了五代,静态CT--第六代CT将是CT发展

电子计算机断层扫描(Computed Tomography,简称CT),它是利用精确准直的X线束穿透人体,取得影像后,再由计算机予以组成二维空间影像,以观察身体的内部,可以在不伤害被检者而且被检者无任何不适感的条件下对人脑和其他软组织进行检查,使病灶无所遁形地呈现在眼前。


由英国工程师高弗雷·亨斯菲尔德(Godfrey Hounsfield)所发明的CT是人类自然科学发展史上的重大发明,是医学上一个重要的里程碑,改变了人类医学影像诊断的历史。因此,高弗雷·亨斯菲尔德于1979获得诺贝尔生理学或医学奖。


被广泛运用的CT装置发展到现在都经历了什么呢?下面让我们来具体了解了解。

第一代CT的几何条件

第一代CT

由一支X射线管和一个晶体探测器组成。由于X射线束被准直器准直为铅笔芯粗细的笔形线束,故又称笔形束工业CT或平行束工业CT。射线源和探测器相对于被检测物体作平行步进式移动扫描以获得投影值,每次直线测量后,X射线源和探测器一起旋转1°到达下一个角位置,开始下一套数据测量,一对影像须要旋转180°,见上图。第一代 CT机结构简单、成本低、图像清晰,但检测效率低,扫描时间长,在现代CT中很少采用。

第二代CT的几何条件

第二代CT

与第一代CT没有本质的区别,它是在第一代CT基础上,由单一笔形束改为小张角扇形线束,由一只X射线管和3~30个晶体探测器组成。由于X射线束为小扇形束,所以又称小扇形束工业CT,见上图。由呈扇形排列的多个探测器代替单一的探测器,扫描时间缩短到20~90s,旋转量由每次1°增为每次30°。它们的主要缺点是:在扫描过程中易产生伪影。

第三代CT的几何条件

第三代CT

是单射线源、大扇角、宽扇束、全包容被检测物体断面的扫描方式。对应宽扇束有N个探测器,保证每个分度取得N个投影计数,见上图。被检测物体仅作M个分度的旋转运动。因此,第三代CT运动单一、易控制、效率高,理论上被检测物体只需旋转一周即可检测一个断面,缩短了扫描时间,旋转1周约1.9~5 s,时间短到可以做肺部和腹部的扫描,前两代CT仅限于用在头部和四肢,并且噪音和震动都相对减少并且几乎很少引起运动伪影。 

第四代CT的几何条件

第四代CT

也是大扇角、全包容、只有旋转运动的扫描方式,见上图。但它有相当多的探测器形成360度整圈的探测器固定圆环,仅由射线源转动实现扫描。其特点是扫描速度快、成本高。


所有现代的医疗用电脑断层扫描都是以第三代的设计为蓝本,现代的固态探测器相当地稳定,可以不须要每扫一个影像都校正一次,第四代由于探测器经济效益的问题,使得它比第三代贵多了,甚至对假影的敏感度也高,因为没有固定和射源相对的探测器,要去除散射几乎是不可能的事。

第五代CT

第五代CT

电子束扫描机,有时也叫第五代CT、EBCT或EBT,是一种多源多探测器用于实时检测的CT系统。它于1980年到1984年建造,用于心脏检查。为了“冻结”心脏运动,采集一套完整的投影数据必须在20~50ms内完成。上图是电子束扫描机的简化原理图,电子束扫描机扫描速度快,成本高,目前仅在医学上使用,适用于心导管,做心脏、血管摄影。

第六代CT的几何条件

第六代CT

是纳米维景提出的静态CT概念,探测器和射线源构成双环的无滑环静态结构,通过分布式电子扫描控制射线发射位置,时间分辨率提高10倍,对心脏实时成像意义重大;空间分辨率提高4倍,是对全身各个器官精细重建的跨越式突破;能谱分辨实现物质鉴别能力,兼具功能成像能力。


第六代CT在技术上将全面超越第三、四、五代CT,全面覆盖螺旋CT的全部应用范围,并能为医生提供一个心动周期内心脏多个瞬间影像,提供能谱物质鉴别的功能成像。



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