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X射线CT成像技术综述 摘要：本文依据近年来CT成像技术的主要公开文献，对X射线CT成像技术作简要综述。从总体角度对CT成像原理，CT的技术特点，CT图像等方面进行介绍。最后对CT成像技术的发展进行了展望。 关键词：X射线；计算机断层成像；医学图像； 1.引言 在人们探讨自然界物体内部信息的过程中，X射线内视技术经历了胶片照相、数字射线影像、计算机断层成像三个重要的发展阶段。X 射线计算机断层成像技术(X-ray CT )作为一种重要的医学诊断手段和新型的无损检测技术，由于其独特的成像优势，在医学领域发挥着越来越大的作用，已成为医学诊断检测的主流技术之一。1967-1970年间第一台临床用CT装置被英国EMI公司的工程师Housfield研制成功，CT 这项技术的问世在放射学界引起了爆炸性的轰动，被认为是继1895年伦琴发现X 射线（并因此获得诺贝尔物理学奖）后，工程界对放射学界的又一划时代的贡献[1]。时至今日，X射线CT的发展已经经历了笔束平移旋转扫描、窄扇束平移旋转扫描、宽扇束射线源与探测器同步旋转扫描、宽扇束射线源旋转扫描、电子束扫描、螺旋扇束扫描、螺旋锥束扫描七代[2]，在成像质量和成像速度上都有了质的飞跃。在医学上，螺旋锥束扫描已是CT设备的主流扫描方式。2006年西门子推出世界上第一台双能CT系统-SOMATOM Definition系统一全球首台双能计算机断层成像（DSCT）系统[3]，它通过两个X射线源和两个探测器来采集CT图像。使得扫描采集速度比心跳速度更快，另外，通过双能采集，获得了更丰富的断层信息，为研究和临床应用开辟了新的领域。 2.常规X射线成像 提起医学图像，我们不能不提及一位伟大的科学家，他就是德国物理学家伦琴(Wilhelm Conrad Rrntgen)。1895年伦琴在用阴极管做实验时发现X射线。一百多年来，X射线照相技术在临床医学上得到日益广泛的应用，成像技术本身也在不断地发展。在现今社会中，几乎应用在所有的医院和诊所之中。 X射线成像是基于待成像物体各组成部分组织的密度不同，因而对X射线的衰减不同，从而形成透射X射线强度差异，导致在乳胶片上成像的。入射强度为I的X射线通过厚度为x的物体，输出X射线强度，与该物体的衰减系数有关。 作为接受器的平板荧光屏，将出射的X射线能量转换为可见光。由于屏的亮度较低，只能在暗室中观察。为了解决荧光屏亮度低的问题，人们研究出了影像增强管。在影像增强管中，碘化铯等材料制成的荧光屏和光电阴极紧密相接。入射的X射线与荧光屏作用后产生可见光，可见光又使光电阴极产生电子，这些电子经过一个透镜系统加速并聚焦在输出荧光屏上。使带有影像增强管的X射线图像质量明显改善，可以在明室内观察，达到临床应用的要求。这就是我们常说的X光透视检查。 由于病人的检查结果需要备案，以便对病人的发病史和治疗过程进行跟踪，而使用涂上感光乳剂的胶片与荧光增强屏组成的屏一胶片系统，可以得到高分辨的x射线图像，胶片所记录的x射线图像可以长期保留和备案。 3.X射线计算机断层扫描成像 在X射线透视和摄影技术中，显然得到的X射线图像是X射线通路上物体对射线吸收的积分效果。一个大小和密度相同的肿瘤或病灶，无论在体内前、中或后部，它在X射线照片上表现的图像是样的。也就是说，X射线图片不能反映组织或病灶的三维空间位置，这就需要采用计算机断层扫描技术(computed tomography，简称CT)。 3.1 CT结构 一部完整的CT系统主要包括扫描部分（包括线阵排列的电子辐射探测器、高热容量调线球管、旋转机架），快速计算机硬件和先进的图像重建、显示、记录与图像处理系统及操作控制部分。CT设备主要有以下三部分：①扫描部分由X线管、探测器和扫描架组成；②计算机系统，将扫描收集到的信息数据进行贮存运算；③图像显示和存储系统，将经计算机处理、重建的图像显示在电视屏上或用多幅照相机或激光照相机将图像摄下。CT成像流程如图1。 图1　CT装置示意图 3.2 CT原理 CT是用X线束对人体某部一定厚度的层面进行扫描，由探测器接收透过该层面的X线，转变为可见光后，由光电转换变为电信号，再经模拟/数字转换器（analog/digital converter）转为数字，输入计算机处理。图像形成的处理有如对选定层面分成若干个体积相同的长方体，称之为体素（voxel），见图2。扫描所得信息经计算而获得每个体素的X线衰减系数或吸收系数，再排列成矩阵，即数字矩阵（digital matrix），数字矩阵可存贮于磁盘或光盘中。经数字/模拟转换器（digital/analog converter）把数字矩阵中的每个数字转为由黑到白不等灰度的小方块，即象素（pixel），并按矩阵排列，即构成CT图像。所以，CT图像是重建图像。每个体素的X