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ct成像原理视频讲解-CT 成像原理视频讲

想搞懂 CT,千万别背那些“第一步第二步”的教科书句子。
实际上 CT 原理跟看人眼对焦似的,实际上就是给骨头和空气装上了高亮度的发光灯,然后人眼直接往里看。 咱们说个最好办的例子,假设你的身体被切成无数个薄薄的切片,每个切片的大小大约跟一打麻将牌差不多,厚薄都得管住在 0.6 到 12 微米左右,忒薄了信号忒散,忒厚了又拍不穿。
这些切片把身体层层切了之后,就变成了一张张重叠的透明照片,超级清楚。在 CT 扫描仪里,这层层的切片被高速旋转起来,就像车轮子转起来一样,一块接一块地往后挪,最终搞定一圈。
这时候,每一层切片都变成了二维图像,也就是我们常说的断层图像,你能够把它们当成切面里的“照片”。 接下来就是最核心的那个环节,叫“采集”,也就是把切片里的数据存下来。
这里面有个家伙,叫探测器。
这东西跟照相机里的传感器有点像,也是把切面上的光信号给“收”进去。探测器是个万能的机器,不光能收照片,还能把不同角度的数据一起收进来,让它们拼凑成一张整个的图。
这一收包含两种形式:一种叫“体素数据”,也就是那个原始的三维切片数据;另一种叫“投影数据”,这就好比你拍了一组照片,每一张照片都是物体的轮廓和阴影,这些轮廓和阴影的数据就是投影数据。 CT 成像是如何把这些切面照片和这些投影数据转变成图像的呢?实际上是个叫“重建”的过程,并且是个挺费脑子的活儿。为了还原出那个整个的 3D 身体,机器得把每一张切片照片都拿出来,放到一个 3D 空间里去。
这就像是你把一张 3D 立体的游戏角色拆开了,目前要把它拼回一样的形状。在 CT 里,医生想看到的一般是那个立体的、有层次感的身体模型,而目前最常用的算法叫“体积投射算法”。
这个算法实际上就是个数学公式,它把每一张层厚的切片照片,跟对应的投影一起,像装拼图一样,拼成一张 3D 图像。
这就好比你在手机里拼一块拼图,但实际上每个拼图块(切片)都是无限厚的,故此你要先把这个厚变薄,变成层厚,再把它拼起来。 不过这个发明忒牛了,医生用的时候得小心点。出于这是一个“万能钥匙”,它能配补三模态图像,也就是 CT、MRI 和 PET,就像个超级厨师,既能切肉(CT),又能做汤(MRI),还能闻香味(PET)。
这就带来了个大难题,就是“双师效应”,这张图得与此同时知足 CT 和 MRI 的标准,结局两个标准往往打架。
比如 CT 要求看得准,MRI 要求看得清,如何把这两个要求都兼得呢? 实际上这有个细节要注意,CT 重建得把骨头的密度信息给算出来,故此它务必用那种叫“迭代”的技术,就像是在猜一个数,猜一次不对,就换一个算法再试,试到挺接近为止。但 MRI 的软张罗信息忒复杂了,要是只用 CT 的算法,软张罗会看不清,像雾里看花。
故此为了让 MRI 也配合好 CT,这个算法得把软张罗给调得软一点,让骨头照样能显影。
这就有点费脑子,还得在精度和清楚度之间找那个平衡点。 再说说数据量,这可是个让人头疼的地方。每切一下面,数据量就翻倍,切一层就变两层,切完一圈是 360 度,数据量就是 36 倍。
要是成像质量差,数据里全是噪点,那渲染出来的图就像是在白纸上乱涂颜色,彻底看不出骨头在中间。
故此算法得把噪声给过滤掉,把噪点给压下去,让干净利落的图像浮现出来。 最终,图像输出是个难题。CT 用的 image 是那种专业级的,医生能在特定的软件里看到,那分辨率是 8 倍频,像素密度极高,画面细腻得像是显微镜下的世界。但一般/平平医生就算连上了电脑,看到的图像也还差那么一点。
故此目前的趋势是,要尽量让 CT 输出的图像通用化一点,这样不管是老医生还是新医生,不管是电脑还是平板,都能看得清清楚楚,不用非得在那些专用软件里折腾半天。 总而言之,CT 成像就是个把人体切片、拍照、拼凑成 3D 模型的过程,别看中间的数据量和算法比较难搞,但一旦搞定,你就能在屏幕上看到那个立体的、清楚的自己了。
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