從Ziedses des Plantes的創新到現代影像學:數位斷層掃描如何重塑醫療影像?

數位斷層掃描(DTS)是一種以相對於傳統放射攝影的劑量水平,執行高解析度有限角度斷層影像的方法。這項技術的臨床應用範圍廣泛,涵蓋了血管影像學、牙科影像學、骨科影像學、乳房影像學、運動系統影像學和胸部影像學等領域。

歷史背景

數位斷層掃描的概念最早得益於Ziedses des Plantes的研究,他開發出從一組投影重建任意數量平面的技術。儘管隨著計算機斷層成像(CT)的出現,這一理念曾一度被取代,但隨著對低劑量斷層掃描需求的增加,數位斷層掃描重新受到關注,成為CT的一種替代方案。

重建技術

數位斷層掃描的重建演算法類似於CT技術,都是基於反Radon變換。然而,由於數據取樣不完全,必須使用近似演算法進行處理。

許多研究中,迭代期望最大化演算法被廣泛用於進行數據重建。

傳統的濾波反投影演算法則要求完整的數據集,而數位斷層掃描可在較少的數據下運行,從而減少輻射和成本。

與其他成像技術的區別

數位斷層掃描結合數位影像捕捉和處理技術,並與傳統CT中的簡單管/檢測器運動相結合。雖然數位斷層掃描和CT之間有些相似之處,但它仍然是一種獨立的技術。

在現代CT中,源/檢測器至少繞著主體進行完整的180度旋轉,獲取完整數據集以進行影像重建。而數位斷層掃描則僅使用有限的旋轉角度(例如15-60度)。

數位斷層掃描所需的投影數量較少,這使得它的輻射暴露和成本均有所降低。

應用範疇

乳房影像

數位乳房斷層掃描(DBT)經過美國食品藥品監督管理局(FDA)批准用於乳癌篩檢。雖然對於篩檢的效用存在爭議,但共識正在達成,這一技術在提高敏感性的同時,造成略微降低的特異性(即提高了重複檢查率)。

胸部影像

數位斷層掃描在胸部影像方面也有應用,尤其在判讀肺部病變時,可以提供優於傳統X光的影像品質。

骨骼系統影像

數位斷層掃描對於骨骼的影像更具應用潛力,尤其是在骨折評估中。研究顯示,數位斷層掃描在檢測癒合性骨折時比傳統X光有更好的靈敏度,同時減少了金屬伪影的影響。

數位斷層掃描在類風濕性關節炎的潰瘍檢測中也展現了優異的表現,其靈敏度、特異性及其他指標顯示出相較於數位X光的明顯優勢。

電子元件檢測

數位斷層掃描同樣廣泛應用於電子元件的X線檢測,尤其是印刷電路板的檢查。由於其高放大倍率的特性,在一些需要近距離檢測的應用中,傳統CT無法達到的效果得以彌補。

隨著科技的發展,數位斷層掃描的應用前景持續擴展,令人期待這項技術未來在醫療影像學中將帶來怎樣的變革?

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