ct原理及发展历程

第一讲概论目录第一讲概论.....................................................................................................................................1一、CT简介.............................................................................................................................21.1什么是CT..................................................................................................................21.2CT设备的构成............................................................................................................31.3CT分类及部分性能指标............................................................................................41.4CT成像的特点............................................................................................................51.5CT应用领域................................................................................................................61.6CT发展简史................................................................................................................91.7检测成像工程中心简史..........................................................................................13二、X射线成像物理学..........................................................................................................202.1X射线的产生............................................................................................................202.2X射线与物质相互作用............................................................................................21三、CT成像的数学模型........................................................................................................243.1Beer定律..................................................................................................................243.2CT成像的连续数学模型..........................................................................................253.3CT成像的离散数学模型..........................................................................................27四、附录.................................................................................................................................284.1CT图书......................................................................................................................284.2CT杂志......................................................................................................................294.3CT会议.....................................................................................................................314.4在线资源..................................................................................................................32一、CT简介1.1什么是CTCT是ComputerizedTomography或ComputedTomography的缩写。“C”就是“计算机化的”或是“计算的”。我们看“T”或“Tomography”。Tomography=tomos(slice,section)+graphein(draw)所以，“Tomography”就是对断层进行绘图（成像）。Tomography是内视技术，即不打开物体就能看到物体内部的结构。具体的讲：目标：希望得到被测物体内部物理量B的分布。信息获取：用探测器探测一组物理量A。信息处理：根据物理量A与物理量B之间的物理关系A=F(B)，求解出物理量B的分布。CT就是计算机断层成像。广义上讲，以下技术均属于计算机断层成像技术：X射线（γ射线）断层成像技术（即狭义CT）激光CT成像（OpticalComputerTomography）核磁共振断层成像技术（MagneticResonanceImaging,MRI）超声成像技术（UltrasonicTomography,UT）电阻抗成像技术（ElectricalImpedanceTomography）红外成像技术（InfraredImaging）……而本课程主要介绍X射线（γ射线）断层成像技术（即狭义CT，XCT）。即便是狭义的XCT，根据射线产生方式、获得信息内容、所关心物理过程等的不同，又分为透射式CT（TransmissionCT）吸收衬度CT成像（AttenuationcontrastCT,即通常CT）相位衬度CT成像（PhasecontrastCT）发射式CT（EmissionCT）：PET，SPECT散射式CT（ScatteringCT）本课程仅介绍吸收衬度CT。1.2CT设备的构成前面提到，CT成像涉及“信息获取”和“信息处理”两个过程，根据需要，无论是工业CT或是医用CT，都包含以下组成部分：射线发生器射线探测器机械及控制系统计算机（控制/存储/处理）1.3CT分类及部分性能指标可根据不同准则对CT进行分类：纳米焦点CT：对象10-30um，分辨率30-160nm微焦点CT：对象1-30mm，分辨率0.5-5um医学CT：对象(人)300-800mm，分辨率0.3mm-3mm工业CT：对象(构件)100-500mm，分辨率0.1-0.5mm大型工业CT：构件300-1000mm，分辨率0.5-1.0mm超大型工业CT：构件1000-2000mm，分辨率1.0mm左右工程CT：桥梁、隧道等，分辨率1米-几米地学CT天体CT著名的医学影像厂商：GPS（GE，Philips，Siemens），Toshiba著名的工业CT厂商：YXLON，GE，SkyScan，ZEISS(XRadia)，岛津1.4CT成像的特点非接触、无损成像无影像重叠密度和空间分辨率高数字图像，易于处理、存储、传输1.5CT应用领域医疗生物（医疗诊断、小动物成像）工业（国防：导弹、炮弹、飞机发动机叶片、火箭推进器、气缸...；民用：机械部件、电子器件、陶瓷、…）材料（分子结构、岩心、管道、…）安全检查（非金属武器、毒品、炸药…）化石成像（古动植物三维结构成像）CT原理也用于：天体成像、地学成像（地震、地质构造）、工程成像（桥梁、隧道、水坝、物探）编织材料泡沫材料芯片检测电子封装岩心分析火工品离体牙种子1.6CT发展简史WilhelmConradRöntgen(27March1845–10February1923)wasaGermanphysicist,who,on8November1895,producedanddetectedelectromagneticradiationinawavelengthrangeknownasX-raysorRöntgenrays,anachievementthatearnedhimthefirstNobelPrizeinPhysicsin1901.Inhonourofhisaccomplishments,in2004theInternationalUnionofPureandAppliedChemistry(IUPAC)namedelement111,roentgenium,aradioactiveelementwithmultipleunstableisotopes,afterhim.This121-year-oldpictureoffingersisoneofthefirstimagesevermadewithx-rays.ThehandbelongedtoAnnaBertha,wifeofGermanphysicistWilhelmRöntgen,thediscoverofx-rays.Theblackglobonthefourthfingerisaringmadeofgold,whichabsorbsx-rays.JohannKarlAugustRadon(16December1887–25May1956)wasanAustrianmathematician.SirGodfreyHounsfieldandtheEMIheaderscannerThefirstclinicalCTscanonapatienttookplaceon1stOctober1971atAtkinsonMorley'sHospital,inLondon,England.Thepatient,aladywithasuspectedfrontallobetumour,wasscannedwithaprototypescanner,developedbyGodfreyHounsfieldandhisteamatEMICentralResearchLaboratoriesinHayes,westLondon.Thesc