Компютърна томография, компютърна томография

Сред всички съществуващи методи томографски са постигнати успехи в специфични радиация (рентгенови), компютърна томография (СТ). Предпоставка за възникването му са недостатъците на конвенционалната рентгенография, е в основата на идеята да се не един, а поредица от снимки, направени от различни ъгли и ги определи като математическа обработка на плътността на веществото в редица секции. Предимствата на CT сравнение с конвенционалните радиография са:

- Без сянка графични слоеве;

- по-висока точност на измерване на геометрични отношения;

- чувствителността на един порядък по-висока, отколкото в конвенционалния радиография.

За първи път задачата за реконструкция на изображението преразгледана през 1917 г., австрийският математик Йохан радон, който е ръководител на зависимостта на усвояването на рентгенови лъчи от плътността на веществото при пряка видимост. Решение е било забавено в продължение на много години, и то само в 1956-58. Съветските учени разработили първата система за реконструкция на рентгенови медицински изображения.

Компютърна метод томография през 1961 г., предложен American neuroradiology Уилям Oldendorf, и в 1963 г математик. Allan М. Кор-Mack (USA) лабораторни експерименти, проведени от рентгеново изобразяване и показват способността да се извърши реконструкция на изображението. Първо е качеството на сканиране на човешкия мозък, получен в 1972 (Фигура 1) [5].

Фиг. 1. Първата CT скенера (а) и първите сканира на мозъка (б)

През 1973 г. проучване инженер Годфри Hounsfield (UK) е разработила първата комерсиална система на запад - мозъчен скенер британската компания EMI. Тя дава възможност за получаване на изображения с резолюция 80x80 пиксела (пиксел размер 3 mm). Получаване на изображение изисква 4.5 минути за събиране на данни и 1.5 минути за възстановяване. Висока продължителност на експеримента налагат ограничения върху областта на проучване, а първите Скенерите се използват само за изучаване golov-

През същата 1979 Г. Hounsfield и А. Кормак за изключителен принос за развитието на CT спечели с Нобелова награда за медицина. Три години по-късно, през 1982 г., с Нобелова награда за химия се присъжда най-известните британски микробиолог Аарон Клуг, който е направил значителен принос за развитието на експериментални и изчислителни методи за триизмерен CT.

Дизайнът на КТ скенери през годините на своето съществуване е претърпял значителни промени. Като цяло, има пет поколения на КТ скенери.

скенери първо поколение, въведена през 1973 г., имаше един BEAMing рентгенова тръба и детектор, които синхронно премества по протежение на рамката (фиг. 2а). Измерванията бяха направени в 160 позиции след рамката на тръба се включва през ъгъл от 1 ° С и измерването се повтаря. самите измервания продължило около 4,5 минути, а обработката на данните и възстановяване на изображението в специален компютър отнема 2,5 часа.

Фиг. 2. Схематично представяне на четирите CT скенери

второ поколение изображения (например, СТ-1010, EMI, UK) имаше няколко детектори, работещи едновременно и тръбата не се излъчва пистолет и ветрилообразна лъч (фиг. 2,6). Точно както в скенери първо поколение, тя се използва паралелно сканиране, а ъгълът на въртене на тръбата повишава до 30 °. Общото време за измерване, необходимо за получаване на едно изображение, и е значително намалена до 20 секунди. Характерно за тази схема на сканиране е, че той взема под внимание само основният източник на фотони. Първият вътрешен компютърен томограф СРТ-1000 е принадлежала на второ поколение томография.

В скенери трето поколение (средата на 1970 г.). Излъчваща ветрилообразна тръбен сноп от лъчи, насочени към множество детектори (700), разположени на дъга (Фиг. 2с). Подобреният дизайн позволява непрекъсната ротация на тръбата и детектори на 360 ° по часовниковата стрелка с помощта на контактни пръстени, когато обобщавайки напрежение. Възможно е да се елиминира стъпката на преместване на тръбата и да се намали времето, необходимо за получаване на едно изображение за 10 секунди време. Използването на такива скенери предостави възможност за проучване на движещите се части на тялото (на белите дробове и корема) и разработването на алгоритъм за събиране на данни спирала. Всички съвременни медицински CT скенери принадлежат към трето поколение.

В скенери четвърто поколение (Pfizer 0450, САЩ) е стабилно неподвижно детектор пръстен (1088 флуоресцентни сонди) и излъчващ ветрилообразна сноп лъчи рентгенова тръба, въртяща се около пациента в пръстена (Фиг. 2D). Времето за сканиране за всеки издатък се редуцира до 0,7 S, и се подобрява качеството на изображението. В тези принтери е необходимо да се разгледа влиянието на разсейване ефект от радиация трансфер, които в зависимост от източника на енергия може да се използва за Rayleigh или Compton.

Параметри CT скенери на третото и четвъртото поколение

Кръгли артефакти в изображението

В началото на 1980 г. е имало електронен лъч томография (скенери пето поколение). В тях поток от електрони, генерирани стационарна пистолет електронен лъч място за изобразяване (фиг. 3). Преминавайки през вакуум поток е насочен и насочено електромагнитни бобини на целевата волфрам, представляващ кръгова дъга (приблизително 210 ° С), която е под леглото на лечение. Цели са подредени в четири реда, са тежки и хладно течаща вода, която решава проблема на разсейване на топлината. Обратно целевата система, инсталирани фиксиран режим на твърдотелни детектори, оформени 216 ° дъга. Тези скенери се използват в изследването на сърцето, тъй като позволи да се получи изображение в 33 мсек при скорост от 30 кадъра / секунда, а броят на секции не е ограничено до специфичната топлина на тръбата. Такива образи не съдържат артефакти, причинени от сърдечна пулсация, но имат по-ниска сигнал / шум [50].

Фиг. 3. Схема на електронния лъч томография: 1 - електрон пистолет; 2 - потока от електрони; 3 - фокусиране бобина; 4 - за насочване бобина; 5 - мишена; 6 - детектори