CT检查已经成为一种“常规”,但是你了解吗?
1的发明。CT离不开德国物理学家伦琴。
说到CT,有一个人是过不去的。这个人就是德国物理学家威廉·伦琴(1845 -1923)。没有他对X射线的发现,就没有CT的发明,CT是在X射线的基础上发明的。
1895年10月8日,165438+伦琴发现了X射线,1895年2月22日,拍摄了人类历史上第一张医用x光片。x线诊断技术成为世界上最早的无创检查技术,因此伦琴被尊称为“诊断放射学之父”。
因为人体组织的密度不同,对X射线的吸收率也不同。这样,X射线通过人体组织时,会有不同程度的衰减,在胶片上的曝光量也就不同,导致灰度发生变化,从而形成图像。根据这个图像,我们可以诊断出哪个部位有病变。
为了永久纪念这位推动人类文明进步的伟大科学家,欧洲放射学会、北美放射学会和美国放射学会共同决定,将伦琴发现X射线的日期定为“世界放射日”。伦琴也在美国科学家迈克·h·哈特精心整理的“历史上最有影响力的100人名单”上,他在名单上的排名是71。
2.美国医生奥尔登多夫创立了CT理论。
读者会问,“CT”不过是两个外国字母。这是什么意思?
“CT”是“计算机断层扫描”的缩写,意思是“计算机断层扫描”。如前所述,CT技术的基础是X射线,所以这项技术更完整的名称是“X射线CT”。
早在1959年,美国神经外科医生威勒姆·亨利·奥尔登多夫(1925 -1992)就有了用x光扫描人头部的想法。在X射线断层成像中,接收器将衰减后的X射线转换成电信号,然后将电信号转换成数字信号交给计算机进行计算,然后进行逆运算,再将计算机计算出的数字信号转换成电信号,再将电信号转换成图像,这样就可以通过重建的图像来检查脑部病变。这是CT的基本原理。
1961年,奥尔登多夫在家开发了一个非常粗糙的CT原型。原型的大部分零件取自家庭垃圾,比如他儿子的玩具火车、留声机转盘、闹钟等。他就这项研究发表了论文,并向美国专利局申请了专利。1963 10年6月,美国专利局批准了奥尔登多夫的CT专利。
后来,美国马萨诸塞州塔夫茨大学教授艾伦·麦克劳德·科尔马克(1924 -1998)对奥尔登多夫的CT理论产生了兴趣,并提出了一种新的计算机算法,因为将CT从理论转化为临床应用的关键是数学。
奥尔登多夫找了多家生产CT的公司,但没有一家愿意投资,因为生产这种机器的成本太高,而且当时很多人认为这种机器临床用途不大。由于找不到制造商,奥尔登多夫放弃了继续推动CT商业化的想法,转而从事其他科学研究。遗憾的是,奥尔登多夫距离将CT推向临床应用只有一步之遥。
为纪念奥尔登多夫对CT理论创立的杰出贡献,美国神经影像协会设立了奥尔登多夫奖,每年评选一次,评选对象为在CT临床诊断、核磁共振、光子扫描和电子扫描等领域的杰出贡献者。
临床CT的发明者戈弗雷·纽博尔德·亨茨菲尔德
3.英国EMI唱片公司开发临床CT。
百代公司(也制造电子产品)的工程师戈弗雷·纽博尔德·亨茨菲尔德(Godfrey Newbold Huntsfield)于9月研制出世界上第一台临床CT,1971,并安装在伦敦附近温布尔登的阿特金森-莫利医院。当年6月65438+10月1日,他和放射科的一位医生一起操作这台CT,为一位脑肿瘤患者做了头部CT扫描,获得了头颅影像。
在世界上第一次临床CT检查中,X射线以180度角(间隔1度)扫描颅骨,每次扫描大约需要5分钟,但计算机重建图像需要2.5小时。可见CT后来的快速发展得益于计算机的发展,因为它依赖于计算机的运算速度。
EMI Records公司开发的临床CT是成功的,并很快投入市场批量生产。第一代CT被称为“EMI记录扫描仪”。1973年,百代唱片公司因开发临床CT获得“女王技术发明奖”。
有人认为百代能出CT,归功于上世纪60年代的披头士(又称“披头士”),因为百代从披头士的唱片发行中赚了不少钱,所以有足够的资金投入CT研发和后期商业化。有人说,“CT是披头士唱的。”
Huntsfield和Cormac作为临床CT的共同发明人,获得了1979诺贝尔生理学或医学奖。但是这个诺贝尔奖争议比较大,因为CT理论的创始人奥尔登多夫没能获奖,很多人为他写文章。
4.CT是不断更新的。
如上所述,最初的CT扫描速度很慢,基本上只用于脑部扫描。1974年,华盛顿特区乔治敦大学医学院的教授罗伯特·史蒂文·莱德利(1926 -2012)开发了一种全身CT。从此,CT可以检查人体的任何部位。
1989年,螺旋CT问世,扫描速度大大提高。四层螺旋CT诞生于1998,即X射线管在绕身体一周的时候可以同时得到四张断层图像,进一步提高了扫描速度和扫描精度。
螺旋CT是相对于常规CT而言的。常规CT的X射线管在扫描框架内来回移动,即X射线管旋转一次扫描一个断层,然后向前移动设定的距离扫描下一个断层,以此类推,直到扫描完要扫描的部位,使用电缆供电,容易缠绕,扫描速度难以提高。而螺旋CT则不同。X射线管在扫描架内不断旋转,一边旋转一边向前移动,形成螺旋运动,就像在螺丝上拧螺母一样,大大提高了扫描速度。同时螺旋CT由滑环供电,不存在电缆缠绕问题。
2007年日本东芝公司研发出320层螺旋CT,2010升级为640层。一秒钟可以完成一次CT扫描,实现了体积扫描。继螺旋CT之后,袁爽CT和能谱CT也在不断更新。
目前世界上主要的CT厂商有荷兰飞利浦、德国西门子、美国通用电气、日本东芝和日立。
CT是一种精密仪器。在CT设备上,最简单的扫描床的定位精度误差不应超过0.1mm。CT所需的三相交流电压为380伏,正负误差不超过38伏;频率为50 Hz,正负误差不超过2.5 Hz。机房温度18 -22,湿度40%到60%。
现在CT高度智能化。操作者将基本参数输入计算机,计算机自动控制扫描和图像重建,无需人工干预。即使CT出现一般故障,电脑自检系统也会自动排除。如果自检系统不能自动排除故障,则通过互联网与维修中心连接,由维修中心远程诊断排除故障。
头颈部CT血管造影(VR)
5.5号是怎么做到的?CT扫描和影像?
普通x光是人体器官组织叠加在一起的透视照片,给某些病变的诊断带来一定的困难。CT是断层扫描,人体组织无重叠,图像分辨率高,诊断方便,临床应用广泛。
CT由三个系统组成,即扫描系统、计算机系统和图像显示与存储系统。扫描系统最为复杂,其组成部分包括X射线管、高压发生器、探测器、准直器、滤波器、数据采集系统、扫描架、扫描床等。
CT扫描时,人体的某个截面要分成几个成像单元,X射线围绕这个截面旋转。另一端的探测器会接收每个成像单元上衰减的X射线并转换成电流信号,再将这些电信号转换成数字信号供计算机计算X射线在每个单元上的衰减值。然后反过来,把计算机计算出来的数字信号转换成电信号,再把电信号转换成光信号。这些光信号形成具有不同灰度级的像素,并且这些像素被排列成矩阵以形成CT图像。CT图像可以存储在硬盘、u盘、光盘等存储介质上,当然也可以用激光打印出来。
矩阵越大,分割的单像素面积越小,成像越精细,诊断越容易。
读者可能会问,X射线的衰减是怎么计算的?
X射线穿过不同物质的衰减系数是不同的。水的x线衰减系数为1,空气的x线衰减系数接近于0。为了方便CT扫描中的操作,CT中使用的衰减系数单位为“亨氏单位”(胡,以临床CT的发明者命名),简称“CT值”。水的CT值为0亨氏单位,空气的CT值为-1000亨氏单位,密质骨的CT值为+1000亨氏单位,人体组织的CT值范围为-1000亨氏单位至+1000亨氏单位,跨度为2000亨氏单位。
人体组织密度越高,吸收的X射线越多,CT值越大,重建图像呈白色。反之,人体组织密度越低,X射线吸收越少,CT值越小,重建图像越暗。我们可以从CT图像中看到,骨组织是白色的,而中空组织是黑色的。
6.CT有多种扫描方式,可以得到立体图像。
CT扫描和用智能手机拍照一样,有很多模式可以选择。比如“Std”模式主要用于胸部、腹部、骨盆的常规扫描;“软”模式主要用于密度相近的器官扫描;“肺部”模式主要用于肺部扫描;“细节”模式主要用于脊髓后部扫描;“骨骼”模式主要用于骨骼细节扫描;“边缘”模式主要用于扫描头部的小骨头;“骨加”模式主要用于头部细节扫描;“CE”模式主要用于血管造影。
由于CT是断层扫描,所以存在断层厚度的选择问题。断层厚度越薄,图像的纵向连续性越好,纵向空间分辨率越高。但是,这并不意味着扫描断层越细越好。这主要取决于检查部位和病变的性质,因为如果断层太细,探测器接收到的X射线光子数就会较少,从而降低分辨率。断层厚度通常设定在十分之几毫米到几毫米之间。扫描器官越小,层厚越小;相反,被扫描的器官越大,层厚度越大。
读者可以想象一下,CT虽然是断层扫描,但是如果将这些断层图像依次叠加,就可以得到三维图像,也就是所谓的“体积扫描”。有了体积扫描,就可以实现模拟成像,即不用内窥镜,通过CT就可以清晰地观察到人体器官的内部情况。
7.CT检查有一定风险。
CT检查对患者的危害主要来自X射线,X射线会致癌,而CT检查是各种影像检查中X射线剂量最大的。标准模式CT扫描的X射线剂量是胸片的700倍,相当于人在自然环境中两年吸收的X射线剂量之和。CT检查越频繁,患癌的可能性越大。
2065438+2003年3月,哈佛医学院网站公布了一份文件,称美国每年有7000万次CT临床检查,其中很多是不必要的。文章建议患者尽量避免CT检查,如有可能选择替代检查方法。
美国放射学会建议,一个人一生接受的X射线医学检查剂量不应超过100毫西弗,大致相当于25次标准模式CT检查。当进行诸如癌症治疗检查时,一次CT检查的X射线剂量将超过100毫西弗,这意味着在试图治疗现有癌症的同时,它也在诱导新癌症的形成。
当然,因为x光照射后得癌症需要一定的周期,所以年龄越小,CT检查后得癌症的可能性越大。65岁以上的人CT检查后得癌症的可能性极小,因为x光诱发癌症需要20年左右的时间。如果他们65岁才做CT检查,那就要等20年才会得癌症。此时他们已经85岁,可能还没得癌症就已经去世了。
X射线剂量与图像质量成正比,这就需要在X射线剂量和图像质量之间进行折衷。我们不应该盲目追求图像质量和增加X射线剂量,对患者的健康造成不必要的伤害。
CT检查时还要注意性腺、甲状腺和眼睛的保护,孕妇和婴儿不宜接受CT检查。
此外,增强CT扫描时,部分患者会对造影剂产生过敏反应,同时,造影剂也会对肾脏造成伤害。
鉴于CT检查存在一定的风险,公众应该了解这些常识,医生有责任向患者说明CT检查的利弊,避免滥用CT检查,减轻患者的经济负担和健康风险。
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