提到“看透”,什么会开始浮现在脑海?是魔法吗?是超能力吗?这才是真正的“看透”好吧!一张牙片就暴露了两颗隐形炸弹一般的“睡眠智齿”。凭借印象回忆一下,那些医学成像手段能稳稳的透过现象看本质?
作为医生的“必出装备”,这四大天王是——X射线(X-ray)图像,B超图像,核磁共振成像(Nuclear Magnetic Resonance Imaging,简称NMRI),CT成像(Computed Tomography)。
CT成像技术已经走过50个年头,这项技术可以让医生看到病人的内部解剖结构,揭示许多急慢性疾病的存在痕迹或者身体损伤的细节。CT成像技术简介,即根据人体不同组织对X射线的吸收与透过率的不同,应用灵敏度极高的X射线仪器对人体断面进行透射测量,然后将测量所获取的数据输入电子计算机。电子计算机对数据进行处理后,就可获得人体被检查部位的断面或立体的图像,发现体内被摄部位的细小病变。
在CT成像数据采集过程中,X射线管产生一束相对均匀的x射线,入射光子数为S0。X射线被患者的身体所衰减,呈指数形式。探测器会将透射信号进行收集,这些CT测量值会被转换为投影值(Projection Values):投影值P用于重建CT图像的数据,该过程被称为滤波反射投影(Filtered Back Projection)。
P与μ呈正相关关系,这意味着图像中的灰度值在依赖于μ而不是取决于入射强度S0。因此,CT图像没有曝光过少的问题。
CT成像的不足之处则是在监测过程中会产生电离辐射、难以分辨密度变化小的病变部位、如果在监测过程中人体运动或者携带金属会产生伪影。一台完整的CT机通常包含扫描系统、X射线发生系统、计算机及图像重建系统、图像显示、记录和存储系统等组成部分。
CT成像技术进化史,大约在1957年,塔夫斯大学的科马克(Allan Macleod Cormac)发明了一种计算X线在人体内的辐射特性的方法,为CT的发明奠定了理论基础。随后,在1963年制造了CT原型机。最早的CT机采用了将X射线管和一个X射线探测器相对安装在一个刚性可移动的机架上,也就是患者的头部被放置的位置。
这种设计受到了机械结构质量的限制,测量速度很慢,一次完整的脑部扫描包含6张图像,大约需要30分钟,在这个过程中,需要患者保持静止。
如今,CT成像技术被广泛的运用于临床医学领域,用于提供心脏、肺部、肾脏等各个身体部位的截面图像。除了医疗领域外,CT成像技术已经被扩展到了更加广阔的使用场景:CT技术可以在像素尺寸低于20 nm的情况下生成微小样本的图像,例如宝石和果蝇等;而对于大型系统,CT技术可以用于评估核弹头、扫描火箭组件和涡轮叶片等航空部件的缺陷。