文档介绍：第一章概述 1 第一章概述 1. CT 的发展先驱奥地利数学家 n在 191 7年证明二维或三维的物体能够从它投影的无限集合来单一地重建影像, 此理论于X 线断层影像发明之前 5年提出。1938 年在汉堡 r 的 Gabriel Frank 首次在一个专利中描述影像重建技术在 X 线诊断中的应用,他设想用一个光学方法,使用一个圆柱型的透镜把已记录在胶片上的投射影像反投射到另一胶片上, 然而, 这一直接反投影方法从未能产生比通常的 X 线断层影像质量更好的影像。 Bracewel l 在 1956 年将影像重建原理应用于射电天文学,目的是重建太阳微波发射的影像。 1961 年 dendorf 叙述了一种获得头颅中断层密度分布的影像方法,在他的实验中,原始的脑模型是由带有铁钉环的塑料块组成的,他使用同位素 131I 的放射源和带有闪烁晶体的光电倍增管作为探测器,并采用直接反投影方法作影像重建,结果能分辨模型中的铁钉。 1963 年, 成为正确应用影像重建数学的第一位研究者。同一时期, Cameron 和 So renson 应用反投影技术测量活体内骨密度的分布。 Kuhl 和 Edwards 使用了投影方法和数学处理, 为了对复杂分子作电镜观察,还发展了复杂的重建算法,对脑横断层扫描的发展做出了贡献。 Godfrey Hounsfield 于1967 年发明 CT 设备的基本组成部分:重建数学、计算技术、X 线探测器。那时,他在 EMI 实验研究中心从事影像识别和用计算机存储手写字技术的研究。他证实了有可能采用一种与直接电视光栅方式不同的另一种存储方法,这种方法使信息检索更为有效。对信息传送精确度的研究表明, X 线影像可能是使用信息检索新方法中受益最多的一个领域。但是这里存在着一个严重的缺点,即将一个二维物体影像迭加在二维胶片上,而且胶片对 X线又很不敏感,就会导致信息量减少。理论计算证明,在扫描一个物体和重建它的影像时,应能分辨出衰减系数差 % 的人体组织。有人提议从三维物体的各个方向取读数,但是后来断层的方法似乎更适用于影像重建和诊断,这就意味着仅需要从单一平面里获取透射的读数。因此,每个光束通路都可以看作联立方程组中许多方程之一,必须解这些联立方程组才能获得该平面的影像。豪恩斯菲尔德根据这个原理用数学模拟法加以研究,然后用同位素作放射源进行试验,用 9 天时间产生了数据组,用 2~5h重建出影像。试验结果尽管只能区别衰减系数相差 4% 的组织,但第一章概述 2 这一成功还是相当惊人的。 James Ambrose 博士以人脑组织标本做了扫描研究,结果表明, 大有成功的希望,于是决定制造能够供临床使用的机器。第1台原型仪器于 1971 年9月安装在 Atkinson Moreley 医院。 1971 年10月4日检查了第 1位被检者。在 1972 年 4月的英国放射学研究年会上宣告 EMI X-CT 扫描机诞生了。接着,同年 11月在芝加哥北美放射学会( RSNA )年会上向全世界宣布。 Godfrey Hounsfiel d 的贡献在于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[2]。 Godfrey Hounsfield 因为这个对医学诊断学的贡献而受到一系列的奖励: 1972 年 Meroberl 奖, 1974 年 Ziedses 断层奖章, 1979 年的诺贝尔医学奖。 CT 的演变第 1代 CT 扫描机第1台 EMI X-CT 扫描机只限于作脑扫描检查。这对神经放射学有极大的影响。因为在当时,该领域缺乏诊断工具。 Robert Ledley 博士试图应用第 1代扫描机的原理对全身作检查,设计并制造了被称为 A CTA 的全身扫描机原型。在 1974 年 2月 14日为第 1位被检者做了检查。尽管获得的影像很模糊,但它昭示了全身扫描机的未来。第 2代 CT 扫描机第 2代 CT 扫描机只是在第 1代扫描机的基础上,在 1个扇形角度内安放几个探测器代替 1个探测器。在 1次平移时间内,有几个探测器同时记录许多平行射束。然而它们是在不同角度下同时被记录的,结果 X线被利用的部分较多。每次机架平移以后的旋转角不再是 1°那样小的角度,而是转过与包括探测器阵列的 X线扇形顶角一样大的角度,如图 1-1。图 1-1 第2代 CT 机扫描原理图第一章概述 3 第 2代 CT 机的第 1 台扫描机 Delta 50在 1974 年 12 月由俄亥俄核子公司推出。它有 2 行探测器,每行 3 个。 1975 年 3月 EMI 公司推出带有 30 个探测器的扫描机。当探测器数量增加 10倍