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1、無損檢測—CT檢測1.簡介CT（ComputerizedTomography）——計算機斷層成像，是一種在不破壞物體結(jié)構(gòu)的前提下，根據(jù)物體周邊所獲取的某種物理量（如波速、X線光強、電子束強等）的投影數(shù)據(jù)，運用一定的數(shù)學方法，通過計算機處理，重建物體特定層面上的二維圖像以及依據(jù)一系列上述二維圖像構(gòu)成三維圖像的技術(shù)。Radon變換是CT技術(shù)的主要理論基礎(chǔ)，1917年，數(shù)學家Radon證明，已知所有入射角的投影函數(shù)u可以恢復唯一的圖像函數(shù)f(x,y)。以此為基礎(chǔ)發(fā)展起來的斷層成像技術(shù)最先在醫(yī)學領(lǐng)域得到應用，
2、極大地推動了現(xiàn)代醫(yī)學前進的步伐。隨著CT技術(shù)和各專業(yè)學科的發(fā)展，CT在物質(zhì)探測方面所具有的巨大的優(yōu)勢使得CT技術(shù)在非醫(yī)學領(lǐng)域如工業(yè)、地球物理、工程、農(nóng)業(yè)、安全檢測等行業(yè)得到了廣泛的應用。2.成像原理CT設(shè)備主要由以下三部分組成：①掃描部分，由X射線源、探測器和掃描架組成；②計算機系統(tǒng)，將掃描收集到的信息數(shù)據(jù)進行貯存運算；③圖像顯示和存儲系統(tǒng)，將經(jīng)計算機處理、重建的圖像顯示在電視屏上或用多幅照相機或激光照相機將圖像攝下。CT是用X線束對被檢測對象具體部位一定厚度的層面進行掃描，由探測器接收透過該層面的X
3、線，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽夂?，由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，再?jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字，輸入計算機處理。圖像形成的處理有如將選定層面分成若干個體積相同的長方體稱之為體素。掃描所得信息經(jīng)計算而獲得每個體素的X線衰減系數(shù)或吸收系數(shù)，再排列成矩陣，即數(shù)字矩陣。數(shù)字矩陣可存儲于磁盤或光盤中。經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器把數(shù)字矩陣鐘的每個數(shù)位轉(zhuǎn)為由黑到白不等灰度的小方塊，即像素，并按矩陣排列，即構(gòu)成CT圖像。CT技術(shù)得到數(shù)據(jù)是斷層的二維圖像，但在實際應用中往往希望得到物體的三維結(jié)構(gòu)圖像。三維成像技術(shù)可以分為兩大類，一類是真三維重建技
4、術(shù)，即直接從投影數(shù)據(jù)進行三維重建，其理論可以參考Alschuler的專著；另一類是將多幅二維CT圖像疊堆出被檢物體的三維結(jié)構(gòu)，這實際上是一種顯示技術(shù)，即如何利用有限的斷層數(shù)據(jù)得到更加接近實際的光滑物體表面?；h(huán)連續(xù)螺旋掃描方式的出現(xiàn)，對三維顯示技術(shù)提供了有力的支持。3.CT技術(shù)的應用及發(fā)展（1）醫(yī)學方面①.CT灌注成像（CTperfusionimaging）是新近開展的項目之一，它不同于以往的CT形態(tài)學成像，屬于功能成像（functionimaging）的范疇。它充分利用了多層螺旋CT可以顯示毛細血管
5、染色情況這一功能，通過在靜脈中注射造影劑后，對特定的組織或器官進行連續(xù)多層掃描，以獲得該組平面內(nèi)的時間密度曲線（TDC），以便用不同的數(shù)學模型得出血流量（BF）、血容量（BV）、平均通過時間（MTT）、峰值時間（TTP）等參數(shù)，并用這些參數(shù)對該層面的組織或器官的功能進行評價。在常規(guī)掃描和增強掃描上不易鑒別的腫瘤、感染、炎癥、梗塞等，其灌注參數(shù)均有所表現(xiàn)；并可對癡呆、精神疾病、偏頭痛等作出評價。有研究表明CT灌注成像灌注參數(shù)值的測定對于原發(fā)性肝癌、肝轉(zhuǎn)移瘤和肝血管瘤的鑒別診斷以及對鄰近的肝組織受累情況的
6、評估具有重要的臨床意義。②.虛擬內(nèi)窺鏡包括虛擬血管鏡、虛擬支氣管鏡、虛擬結(jié)腸鏡、虛擬胃鏡和虛擬膽管鏡等。由于其無創(chuàng)、安全、無痛苦，可以觀察內(nèi)窺鏡無法達到的部位，并且可以通過調(diào)節(jié)透明度和顏色，同時觀察腔內(nèi)外情況，使之沒有真正的解剖邊界，更有利于觀察病變周圍結(jié)構(gòu)和向外侵犯程度，為手術(shù)和穿刺提供更準確、豐富的解剖信息。虛擬內(nèi)鏡是常規(guī)內(nèi)鏡的有力補充和潛在的替代方法。在極度狹窄的情況下，虛擬內(nèi)窺鏡更具有優(yōu)勢。（指光學纖維無法進入的脈管系統(tǒng)）（2）工業(yè)方面①.缺陷檢測：工業(yè)CT圖像與試件的材料、幾何結(jié)構(gòu)、組分及密
7、度特性相對應，多幅二維的CT圖像組合實際再現(xiàn)了三維物體，通過這些三維信息不僅能得到缺陷的位置、取向、形狀及尺寸大小等信息，結(jié)合密度分析技術(shù)還可以確定缺陷的性質(zhì)，使長期以來困擾無損檢測人員的缺陷空間定位、深度定量及綜合定性問題有了更直接的解決途徑。缺陷的正確評定與斷裂力學理論、疲勞試驗相結(jié)合，可以制定出可靠的及經(jīng)濟的缺陷判廢準則②.通過工業(yè)CT得到的三維空間信息同樣可用于復雜結(jié)構(gòu)件內(nèi)部尺寸的測量及關(guān)鍵件裝配結(jié)構(gòu)的分析，以驗證產(chǎn)品尺寸或裝配情況是否符合設(shè)計要求。我國一些專家已經(jīng)利用工業(yè)CT對航空深彈進行結(jié)
8、構(gòu)分析，精確測量其零部件位置及尺寸變化，并據(jù)此繪制圖紙、制定拆卸方案，從而保證了深彈拆卸和研究的安全性和可靠性。工業(yè)CT的發(fā)展為我國引進的高尖端武器的研究以及延壽提供了充足的資料。（3）安全檢查從20世紀70年代初開始，對通過重要出入口（如機場、港口、車站、海關(guān)等）的人員所攜帶的行李物品實施安全檢查已成為國際上廣泛采用的安全措施。在各種檢查手段中，低成本、低劑量、非接觸式、可成像的X射線安全檢查設(shè)備的應用最為普遍。與傳統(tǒng)的檢查手段相比，CT技術(shù)有如下的優(yōu)
