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胸片和CT断层图像是怎么来的?

时间:2023-07-11 14:33:08浏览次数:17  
标签:断层 吸收系数 胸片 图像 X射线 CT



如何得到CT断层图像?

相信小伙伴体检的时候都拍过胸片,假如哪个不幸的小伙伴胸片有点“小问题”的话呢,还要再拍个CT图像让医生仔细看一下,那么这些图像有什么区别呢?又是如何得到的呢?今天我给大家简单介绍一下。

首先,胸片和CT图像长什么样子呢?

胸片和CT断层图像是怎么来的?_CT断层扫描

左图是我们平常所说的胸片,右边就是CT的断层图像。左边只有一张图片,相当于把人变成透明的,可以看到身体的内部,所以我们叫它透视像。拍这种透视的胸片的过程,我们称为普通X照相。右边是一系列图像,每一张图像都相当于把身体某一层切开看到的图像,所以我们称它为断层像。这种断层像,是用CT断层扫描得到的。

胸片和CT断层图像是怎么来的?_公众号_02


那么这些图像怎么得到的呢?

自然都是用医院放射科的机器扫描出来的啦。这些机器都会发出X射线,在穿透人体之后被X射线的探测器捕捉到(与我们的相机捕捉自然光的原理相似)。因为人体不同的器官对X射线的透过率不一样,所以我们就得到了一副能反映人体结构的图像啦。

下面这张图像向我们展示了胸片(透视像)的获取原理。

胸片和CT断层图像是怎么来的?_CT断层扫描_03

神奇的CT断层扫描又是怎么回事呢?

胸片和CT断层图像是怎么来的?_医学图像处理_04



在CT扫描的时候,假设医生想看你身体某一层的断层图像,就会用CT围着你身体的那一层转上一圈。一般来说,医生会一次性扫描很多层(一两百层)来获取你身体某个部位的一系列断层图像。

为什么转上一圈就知道身体里面长什么样子了呢?

这主要是CT重建算法的功劳啦。

CT重建算法原理

接下来给大家简单介绍一下CT的重建算法。

射入人体的X射线,穿过人体之后会有一部分透射出来,被探测器捕捉到。我们用吸收系数(μ )来表示X射线在人体内的衰减量。

我们将人体需要扫描的那一层划分成很多个内部均匀的小单元(称为体素,也就是像素加上扫描的那一层的厚度)

胸片和CT断层图像是怎么来的?_公众号_05

假设入射人体的X射线的强度为 胸片和CT断层图像是怎么来的?_CT断层扫描_06, 时,透过人体的X线强度为 胸片和CT断层图像是怎么来的?_公众号_07 ,每个小单元的吸收系数分别为
胸片和CT断层图像是怎么来的?_CT断层扫描_08
每个小单元的长度为胸片和CT断层图像是怎么来的?_CT断层扫描_09 。透射线与入射线之间有这样的一个关系:
胸片和CT断层图像是怎么来的?_CT断层扫描_10
变换一下:
胸片和CT断层图像是怎么来的?_公众号_11
胸片和CT断层图像是怎么来的?_公众号_12胸片和CT断层图像是怎么来的?_公众号_07胸片和CT断层图像是怎么来的?_CT断层扫描_09 都可以通过CT知道,也就知道 胸片和CT断层图像是怎么来的?_计算机视觉_15

为了建立CT图像,必须先求出每个小单元体的吸收系数 μ 。

数学角度上讲,对于n个吸收系数 μ ,需要至少建立如上式那样n个或n个以上的独立方程。因此,CT装置要从不同方向上进行多次扫描,来获取足够的数据建立求解吸收系数的方程。

举个例子:

胸片和CT断层图像是怎么来的?_计算机视觉_16


我们要得到这个由四个小单元组成的物体的断层图像,就要从四个方向扫四次,得到四个由未知的吸收系数建立的方程,就可以求出来四个吸收系数了。

人体的不同组织对X射线的吸收系数不同,不同的吸收系数转化成不同的灰度值显示出来,我们就得到了一张断层图像啦。

有了CT断层图像,医生就可以看到病人身体内的结构,及时的诊断疾病了。目前,CT是在临床上应用最为广泛的医学成像设备了,在很多疾病的早期诊断上功不可没。

最后,让我们膜拜一下两位因发明CT而共同得到诺贝尔生理学或医学奖的大神科学家:Hounsfield和Cormack。

胸片和CT断层图像是怎么来的?_CT断层扫描_17

Hounsfield是一位英国工程师,Cormack是美国物理学家。顺便提一句,因发现X射线而获得诺贝尔物理学奖的伦琴是德国的物理学家。

学理工科的小伙伴加油吧,我们也可以给医学领域带来改变哦。


标签:断层,吸收系数,胸片,图像,X射线,CT
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