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CT技術(shù)的數(shù)學理論誕生解說

時間:2016-12-22閱讀:170
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TSZelisa試劑盒20世紀70年代中期,在英國出現(xiàn)了一種神奇裝置,叫做“計算機輔助X射線斷層成像儀”(Computer Assisted Tomography,簡稱CAT或CT);它能夠在不損傷病人的情況下,提供人體從頭到腳各部位的斷層X-射線圖像。利用CT,醫(yī)生可以輕而易舉地觀察到人體內(nèi)部哪怕是微小的病變和病灶分布,能夠及早采取正確的治療措施,從而拯救了無數(shù)患者的生命。
今年的諾貝爾醫(yī)學獎授予美國人柯馬克和英國人豪斯菲爾德,以表彰他們“發(fā)明了計算機輔助X射線斷層成像技術(shù)”。卡羅琳醫(yī)院的葛雷茨(Torgny Greitz)教授在授獎發(fā)言中說:“今年諾貝爾醫(yī)學獎的兩位獲獎?wù)叨疾皇轻t(yī)學專家,然而他們在醫(yī)學領(lǐng)域掀起了一場革命…… 他們所發(fā)明的計算機輔助X射線成像技術(shù),使醫(yī)學如同進入了太空時代。”“沒有什么醫(yī)學成就能夠像CT技術(shù)那樣,立即被廣泛接受并得到毫無保留的熱烈歡迎。”“柯馬克和豪斯菲爾德開創(chuàng)了醫(yī)學診斷的新時代。他們的工作正符合諾貝爾在其遺囑中有關(guān)‘為人類作出zui有益貢獻’的規(guī)定。”
他終于在1963年發(fā)表了題名為“函數(shù)的直線積分表示及其放射學應(yīng)用”[4]的開創(chuàng)性論文。在該文的開頭提到了所研究問題的解答有三個應(yīng)用:(1)確定二維區(qū)域X射線吸收率的變化;(2)確定物質(zhì)中正電子湮滅的非均勻分布;以及(3)確定恒定成分物質(zhì)中的密度變化。但只字未提到關(guān)于人體斷層成像的應(yīng)用——當時他根本沒有想到。
柯馬克的文章發(fā)表后,在好幾年內(nèi)無人理會。直到1970年代初期,由于計算機的迅速發(fā)展使得大規(guī)模數(shù)值運算成為可能;英國計算機工程師豪斯菲爾德出了CT*臺原型機,更多的學者開始研究CT的工作原理;這時人們才注意到,柯馬克早在10年前就已經(jīng)建立好了CT的完整理論。順便提一下,后來與柯馬克分享諾貝爾獎的豪斯菲爾德,是在二次大戰(zhàn)中的*里學習了電子技術(shù)。他甚至未曾獲得過正規(guī)大學的畢業(yè)文憑。
TSZelisa試劑盒CT技術(shù)的數(shù)學理論有著廣泛的應(yīng)用。這些CT圖像有著不同于X射線圖像的意義。比如說,正電子CT(PET)能夠提供病人體內(nèi)新陳代謝水平的分布圖像。此外,該理論還可以用于其他領(lǐng)域,如測量海水溫度分布、觀察天體運動,等等。近幾年有報道,CT技術(shù)被用于木材的無破壞內(nèi)部檢測,它將大大提高木材的利用率并降低成本。
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