从Ziedses des Plantes的创新到现代影像学:数位断层扫描如何重塑医疗影像?

数位断层扫描(DTS)是一种以相对于传统放射摄影的剂量水平,执行高解析度有限角度断层影像的方法。这项技术的临床应用范围广泛,涵盖了血管影像学、牙科影像学、骨科影像学、乳房影像学、运动系统影像学和胸部影像学等领域。

历史背景

数位断层扫描的概念最早得益于Ziedses des Plantes的研究,他开发出从一组投影重建任意数量平面的技术。尽管随着计算机断层成像(CT)的出现,这一理念曾一度被取代,但随着对低剂量断层扫描需求的增加,数位断层扫描重新受到关注,成为CT的一种替代方案。

重建技术

数位断层扫描的重建演算法类似于CT技术,都是基于反Radon变换。然而,由于数据取样不完全,必须使用近似演算法进行处理。

许多研究中,迭代期望最大化演算法被广泛用于进行数据重建。

传统的滤波反投影演算法则要求完整的数据集,而数位断层扫描可在较少的数据下运行,从而减少辐射和成本。

与其他成像技术的区别

数位断层扫描结合数位影像捕捉和处理技术,并与传统CT中的简单管/检测器运动相结合。虽然数位断层扫描和CT之间有些相似之处,但它仍然是一种独立的技术。

在现代CT中,源/检测器至少绕着主体进行完整的180度旋转,获取完整数据集以进行影像重建。而数位断层扫描则仅使用有限的旋转角度(例如15-60度)。

数位断层扫描所需的投影数量较少,这使得它的辐射暴露和成本均有所降低。

应用范畴

乳房影像

数位乳房断层扫描(DBT)经过美国食品药品监督管理局(FDA)批准用于乳癌筛检。虽然对于筛检的效用存在争议,但共识正在达成,这一技术在提高敏感性的同时,造成略微降低的特异性(即提高了重复检查率)。

胸部影像

数位断层扫描在胸部影像方面也有应用,尤其在判读肺部病变时,可以提供优于传统X光的影像品质。

骨骼系统影像

数位断层扫描对于骨骼的影像更具应用潜力,尤其是在骨折评估中。研究显示,数位断层扫描在检测愈合性骨折时比传统X光有更好的灵敏度,同时减少了金属伪影的影响。

数位断层扫描在类风湿性关节炎的溃疡检测中也展现了优异的表现,其灵敏度、特异性及其他指标显示出相较于数位X光的明显优势。

电子元件检测

数位断层扫描同样广泛应用于电子元件的X线检测,尤其是印刷电路板的检查。由于其高放大倍率的特性,在一些需要近距离检测的应用中,传统CT无法达到的效果得以弥补。

随着科技的发展,数位断层扫描的应用前景持续扩展,令人期待这项技术未来在医疗影像学中将带来怎样的变革?

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