CT圖像和數學重建關系密切。重建數學的首次應用雖然已有近40年的歷史,但早期應用是在光學重建。
1983年,漢堡的G. Frank提出了一種用于重建經X軸射線圖像的光學反投影技術。
重建數學的第1個應用,大概是布雷斯韋爾在1956年提出的。作為一名射電天文學家,布雷斯韋爾創造了一種重建天文圖像的算法,后來被普遍用于CT掃描儀。
1967年,由出生于南非的美國籍物理學家非考邁克(又譯科馬克)(Allan Macleod Cormack)完成了CT重建相關的數學問題。
1972年,亨斯菲爾德爵士(Sir. Godfrey Newbold Hounsfield)在英國EMI實驗室進行了相關的計算機和重建技術的研究并取得顯著突出,發明了CT掃描儀。他的發明使EMI在CT市場上處于壟斷地位,這一壟斷持續了兩年。在此之前,EMI只生產唱片和電子元件,而正因為有亨斯菲爾德,“EMI掃描儀”和“CT掃描儀”幾乎是同義詞。
第1個臨床CT圖像是1972年在倫敦的阿特金森莫利醫院完成的。第1個病人通過檢測囊性額葉腫瘤,獲得了令人信服的有效證件。CT立即受到醫學界的熱烈歡迎,并被稱為是自1895年倫琴發現X射線以來重要的診斷放射性發明。
1972年4月在英國放射學研究院年會上亨斯菲爾德和安普魯斯宣讀了關于CT的第1篇論文,宣告了CT機的誕生。同年10月,在北美放射學會(RSNA)上,他們向全世界宣布了這個在放射學史上具有劃時代意義的發明。
1974年,美國George Town醫學中心的工程師萊德雷(Robert Ledley)設計出了全身CT掃描機。至此,CT開創了可以應用全身掃描的時代。
70年代后期,各大廠商搶占市場,CT制造商達到18家之多,可見當時市場之繁榮。
1979年,亨斯菲爾德和考邁克(科馬克)由于在CT上的
前面簡述了一下CT發展的歷史背景,如同了解一個國家、民族的文化一樣,要深入了解其發展歷史。
20世紀80年代末螺旋CT發明之前,CT的發展通常以“代”稱呼。螺旋CT問世以后,已不再稱呼幾代CT,取而代之的是單排、多排螺旋、能譜等。
第1代CT掃描方式為旋轉加平移,球管與探測器連成一體。射線出球管被準直器準直成筆形束,掃描時球管與相對的探測器(1到2個)先做同步平行移動,然后旋轉1°繼續做平移,直到完成一個層面內180°的數據采集才進行下一層掃描。工業探傷門這種CT機射線利用率低,掃描時間長,一個斷面常常需要幾分鐘。
第二代CT類同于第1代,同樣是旋轉加平移,工業探傷門改進的是X線束變為5°~20°的窄扇形。探測器增加到3-30個,這樣掃描是由原來的1°提高到射線束夾角的度數。時間縮短到20~90秒。
優點:工業探傷門時間縮短,矩陣提高(探測器孔徑變?。?。
缺點:探測器直線排列,射線束到探測器中間和兩邊不對稱,需要射線校準避免偽影。
第三代CT是旋轉加旋轉方式,現代的螺旋CT就是在第三代基礎上演變而來。X線束是一個30~45°的廣角寬射線束,探測器為弧形無縫隙連接,數目增加到300-800個,大大縮短了掃描時間。
優點:時間縮短到2~9秒,不用做射線校準(射線到探測器的距離相等)。
缺點:容易出現環形偽影。
第四代CT探測器是靜止的圓形,只有球管圍繞人體做360°旋轉。
優點:球管扇形夾角到50~90°,避免同心環偽影。
缺點:一個角度內只有部分探測器工作,成本增加。
第五代CT是電子束CT,球管和探測器都是靜止的,電子束經聚焦線圈聚焦后,又經磁場偏轉線圈偏轉轟擊靶環(4個點),探測器成兩排216°弧形,靶環的每個點經探測器接收都能形成2幅圖像,4個點的轟擊共有8幅圖像。
優點:時間分辨率高,有效減少運動偽影,可進行形態學研究。
缺點:機架笨重,架構復雜,維修困難,價格昂貴。
現代的螺旋CT由第三代基礎上利用滑環技術使球管和探測器可以做連續旋轉(非螺旋CT受球管與機架的電纜限制不能做連續旋轉)并增加了檢查床的移動。球管加檢查床的單項運動看起來像彈簧的運動軌跡,故引進了螺距等概念