CT检测的原理、方法及应用

CT检测的原理、方法及应用 简介CT Computerized Tomography计算机断层成像，是 一种在不破坏物体结构的前提下，根据物体周边所获取的某种物 理量如波速、X线光强、电子束强等的投影数据，运用一定 的数学方法，通过计算机处理，重建物体特定层面上的二维图像 以及依据一系列上述二维图像构成三维图像的技术。Radon变换 是CT技术的主要理论基础，1917年，数学家Radon证明，已知 所有入射角的投影函数u可以恢复唯一的图像函数fx, yo以此 为基础发展起来的断层成像技术最先在医学领域得到应用，极大 地推动了现代医学前进的步伐。随着CT技术和各专业学科的发 展，CT在物质探测方面所具有的巨大的优势使得CT技术在非医 学领域如工业、地球物理、工程、农业、安全检测等行业得到了 广泛的应用。 CT设备简介 -①扫描部分，由X射线源、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技术的原理 CT是用X线束对被检测对象具体部位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 转换器转变为电信号，再经模拟/数字转换器转为数字，输入计算 机处理。图像形成的处理有如将选定层面分成若干个体积相同的 长方体称之为体素。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。数字矩阵可 存储于磁盘或光盘中。经数字/模拟转换器把数字矩阵钟的每个数 位转为由黑到白不等灰度的小方块，即像素，并按矩阵排列，即 构成CT图像。 CT的物理和数学模型 图2 CT的数学原理 CT技术的应用及发展 -医学方面 CT最引人注目的应用是在医学诊断领域，其理论研究及设 备制造技术在相当程度上与医科学有关。从1971年Hounsfielld 发明头颅CT到20世纪80年代，CT技术的发展主要在于扫描 部位的延伸，即从单一的头部检查拓展到体部检查；从80年代到 90年代，主要是扫描速度的角逐，突破了亚秒的扫描速度；20世 纪90年代到2000年代，螺旋CT技术使横断CT向可以连续扫 描的螺旋CT过渡，多层螺旋CT从4/16/32/40层到64层CT广 泛的临床应用，大大拓展了 CT的临床价值。 工业方面 将CT技术应用于工业无损检测大致始于20世纪70年代中 后期。最初的研究工作是用医用CT进行的，检测的对象为石油 岩芯、碳复合材料及轻合金结构等低密度工件。由于医用CT所 用的射线源能量较低、穿透能力有限，而机械扫描系统又是专门 为人体设计，因此，在检测高密度及大体积物体方面存在着明显 局限性。从20世纪80年代初期开始，由美国军方首先提出若干 专门的研究计划，制造检测大型火箭发动机或小型精密铸件的CT 设备。经过大约20年的发展，工业CT研究已成为一个专门的分 支，并在以后的十多年内取得了飞速发展。工业CT具有图像清 晰直观、密度分辨率高、探测信号动态范围广、图像数字化等特 点因此在无损检测中的应用中有着独特的优越性 工程方面 工程CT技术（即工程层析成像技术），是将CT技术应用于 工程所产生的。工程CT根据所采用的场源不同可分为弹性波CT、 电磁波CT、电阻率CT三种。工程CT技术在国外的研究已经很 深入，然而国内的研究是从20世纪80年代后期才开始的。经过 几十年的发展，工程CT形成了三个重要的应用领域。 -安全检查 从20世纪70年代初开始，对通过重要出入口（如机场、港 口、车站、海关等）的人员所携带的行李物品实施安全检查已成 为国际上广泛采用的安全措施。在各种检查手段中，低成本、低 剂量、非接触式、可成像的X射线安全检查设备的应用最为普遍。 CT技术的发展及意义 CT技术发展非常迅速，已经在很多领域得到了广泛的应用， 它在各个方面帮助人们解决了许多问题，给我们提供了巨大帮助。 今后CT技术还会继续迅猛发展，应用到更多领域，帮助人们解决 更多的实际问题