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154.1971年:计算机断层扫描(CT)

工程学之书 马歇尔·布莱恩 1017 2021-04-06 07:33

  154.1971年:计算机断层扫描(CT)

  戈弗雷·亨斯菲尔德(Godfrey Hounsfjeld,1919—2004)

  一台高清晰度CT扫描仪。

  磁共振成像(1977年),外科手术机器人(1984年)

  现代的计算机断层扫描仪(computed tomography scan machine,CT)是一台令人印象深刻的设备。CT扫描仪集多种工程技术于一身,能够给出包含人体内部丰富信息的医学图像,并为更为复杂的成像系统(如磁共振成像)铺平了道路。

  老式的X射线仪(X-ray machine)在工作的时候被放置在人体需要检查的部位—―例如手的一侧,照相底片(或数字传感器)被放置在另一侧。X射线的穿透力极强,可以穿过人体并在照相底片上成像。人体不同的组织对X射线的遮挡程度不同,骨骼会挡住大量的X射线,而软组织则相对“透明”。一台X射线仪可以对骨骼和其他稍软一些的组织结构成像,但照片是二维的,并且其中包含的信息很难解读。

  现在设想这样一台仪器:一个环形装置,上面装有一个可以产生铅笔形状的X射线束的射线源和一个6英尺(约1.8米)长、能够探测X射线穿过人体后的强度的传感器。将这个装置套在躺在平台上的人的周围,X射线就可以从各个角度扫描人体。在装置从头部平移到脚部的过程中,就可以得到人体的断面数据了。

  X射线对人体进行180°扫描后,计算机可以从传感器中读入这些信息并将它们图像化。在一套复杂算法的帮助下,计算机可以应用这些数据重构人体的断面模型—―将不同组织在人体内的位置显示出来。将所有的断面叠加起来,计算机就可以构建出详细的人体内部的三维模型。这就是计算机断层扫描仪的工作原理。英国电气工程师戈弗雷·亨斯菲尔德于1967年发明了它,并以此获得了1979年的诺贝尔生理和医学奖。1971年,CT扫描仪首次投入使用。■ 工程学之书

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