2计算机体层成像

计算机体层成像(computed tomography，CT)作为影像学检查方法之一，在临床上有着不可替代的作用。

自1998年，多层螺旋CT开始了真正意义的起步，主要表现在同步扫描的能力越来越强(4层/圈—6~8层/圈—10~16层/圈—32~40层/圈—64层/圈)，扫描速度越来越快(0.5 s—0.42 s—0.37 s—0.33 s)，图像分辨率越来越高(以Z轴分辨率为例：1 mm—0.75 mm—0.6 mm—0.33 mm)。

时至今日，CT扫描的速度和分辨率均以达到前所未有的水平，极大程度上满足临床各种检查的需要，多层螺旋CT(包括64层及更多层数、排数的单源CT)在临床上一直面临着难以逾越的问题: ①在高心率及不规则心率情况下无法实现有效的心脏成像(时间分辨率需要低于100 ms)当机架旋转一圈时的时间最短达到0.33 s时，对机械制造业来说已经达到了一个新的极限速度，其高速旋转的离心力达到28 G，心脏成像的时间分辨率达到165 ms。

而为了适应心率的波动情况，特别是在高心率和心率失常的情况下，时间分辨率需要小于100 ms，此时相应的机架旋转时间须在0.2 s左右，离心力则将达到75 G[1,2]，而这是单源CT难以达到和维持的。

②一次扫描难以完成整个器官的扫描：目前所有的多层螺旋CT均采用在扫描方向上(Z轴)的多排亚毫米级的探测器组合，单圈扫描的最大覆盖范围仅为20~40 mm，难以完成整个器官的瞬间扫描。

尤其对心脏等运动器官的扫描时，其采集方式为螺距小于1(pitch值一般为0.2-0.4)即多实相重叠扫描方式，需要多圈次的扫描来产生容积数据用于图像重建，但是通过这种方式无法观察到整个器官随时间变化的血流灌注情况，而且图像的空间分辨率难以进一步提高到常规X线平片的水平。

③难以最大的容积覆盖速度和足够的功率来完成高清晰的成像：现在临床上越来越多需要大范围、高速度、超薄层的扫描。

第三章 X射线计算机体层成像第5题第9题第11题第14题第16题第18题第21题3-1 普通X射线影像与X-CT影像最大的不同之处是什么？答：二者最大的不同之处在于：X-CT像是断层图，而普通X射线摄影像是多器官的重叠像。

3-2 何为体层？何为体素？何为像素？在重建CT像的过程中，体素与像素有什么关系？答：所谓体层，指的是受检体中的一个薄层，又称之为切层。

在建立CT图像的扫描过程中，受检体中被X射线束透射的部分就是此切层。

所谓体素，是指在受检体内欲成像的层面上按一定的大小和一定的坐标人为划分的形如一小段火柴杆状的小体积元。

对划分好的体素要进行空间位置编码（即在层面上按体素的划分顺序，对体素进行位置编号），从而形成编好排序的体素阵列。

所谓像素系指构成图像的基本单元。

对于二维图像来说，这些像素就是图像平面的小面积元。

像素是按一定的大小和一定的坐标人为划分的。

对划分好的像素也要进行空间位置编码（即在图像平面上按像素的划分顺序，对像素进行位置编号），从而形成编好排序的像素阵列。

根据重建CT图像的思想，体素和像素的关系是：二者一一对应，使体素的坐标排序和像素的坐标排序要完全相同，并使各体素的特征参数（即线性吸收系数或衰减系数）值的大小被对应的像素以灰度的方式表现，从而在图像画面上形成灰度分布的图像。

3-3 重建CT图像都要通过扫描来采集足够的投影数据，请问何为扫描？扫描有哪些方式？答：扫描是采集重建图像数据而使用的物理技术。

在X-CT重建图像过程中，首先要进行的就是对受检体的扫描。

所谓扫描，是用近于单能窄束的X射线束以不同的方式、按一定的顺序、沿不同的方向对划分好体素的受检体切层进行投照，这就是X-CT重并用高灵敏度的探测器接受透射各体素后的出射X线束的强度I。

建图像中采用的获取投影数值的物理技术，也即通常所说的采集数据的扫描技术。

扫描的方式有平移扫描、旋转扫描、平移加旋转扫描等。

扫描方式的选择着眼于加快重建图像的速度，同时，扫描方式的采用也与算法互相制约。

生物成像技术的原理及其应用随着科技的不断发展，生物成像技术的应用越来越广泛，成为了医学、生物科学等领域中不可或缺的工具。

本文将从生物成像技术的原理入手，探究其应用及其意义。

一、生物成像技术的原理生物成像技术是指利用非侵入性或微侵入性的方法对生物体内结构、功能和代谢进行展示和记录的技术，具有高灵敏度、高特异性和高分辨率的特点，广泛应用于医学、生物科学、环境监测等领域。

生物成像技术具体包括以下几种：1. 磁共振成像技术磁共振成像技术是利用核磁共振现象来获取生物体内部结构和组织构成信息的一种非侵入性成像技术。

其原理是将被检查者置于强磁场中，使人体内的水分子、蛋白质等原子核能够产生共振信号，通过检测这些信号的变化，即可获取人体内部构造信息。

2. 计算机体层成像技术计算机体层成像技术利用X射线的吸收情况对身体组织进行层面的成像，一般情况下，一张CT图像可分为数百层不同厚度的切片。

计算机体层成像技术不仅可以获取人体内部构造信息，也可以用于评估肿瘤、脑部疾病等病变的程度。

3. 正电子发射断层成像技术正电子发射断层成像技术是一种核医学成像技术，在体内注入具有放射性核素的药物，随后对其进行成像。

药物在体内会放射出正电子，当正电子与电子遇到时，会产生成对的光子，正电子和电子在运动中的突变位置就能被探测器所测出。

4. 光学成像技术光学成像技术是指利用光学原理来获得人体内部信息的技术，例如：显微镜、激光扫描显微镜、单分子显微镜等。

显微镜是一种从古至今广泛应用的观察生物样本的工具，目前已经发展到具有高分辨率、高灵敏度、高速成像的水平。

5. 生物磁学成像技术生物磁学成像技术是近年来新兴的一种成像技术，其基本原理是检测和分析由人体组织和细胞产生的磁场，从而获得人体内部结构、功能、代谢等信息。

二、生物成像技术的应用1. 医学领域生物成像技术在医学领域中的应用非常广泛，例如，磁共振成像技术可以用于检测肿瘤、脑部疾病等病变，计算机体层成像技术可以对身体进行全身扫描，对器官和组织的立体结构进行观察和评估，正电子发射断层成像技术可以用于检测肿瘤、心血管疾病、神经系统病变等疾病，而生物磁学成像技术则可以发现神经系统的异常。