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如何得到CT斷層圖像？
相信小伙伴體檢的時候都拍過胸片，假如哪個不幸的小伙伴胸片有點“小問題”的話呢，還要再拍個CT圖像讓醫生仔細看一下，那么這些圖像有什么區別呢？又是如何得到的呢？今天我給大家簡單介紹一下。
首先，胸片和CT圖像長什么樣子呢？
左圖是我們平常所說的胸片，右邊就是CT的斷層圖像。左邊只有一張圖片，相當於把人變成透明的，可以看到身體的內部，所以我們叫它透視像。拍這種透視的胸片的過程，我們稱為普通X照相。右邊是一系列圖像，每一張圖像都相當於把身體某一層切開看到的圖像，所以我們稱它為斷層像。這種斷層像，是用CT斷層掃描得到的。
那么這些圖像怎么得到的呢？
自然都是用醫院放射科的機器掃描出來的啦。這些機器都會發出X射線，在穿透人體之后被X射線的探測器捕捉到（與我們的相機捕捉自然光的原理相似）。因為人體不同的器官對X射線的透過率不一樣，所以我們就得到了一副能反映人體結構的圖像啦。
下面這張圖像向我們展示了胸片（透視像）的獲取原理。
神奇的CT斷層掃描又是怎么回事呢？
在CT掃描的時候，假設醫生想看你身體某一層的斷層圖像，就會用CT圍着你身體的那一層轉上一圈。一般來說，醫生會一次性掃描很多層（一兩百層）來獲取你身體某個部位的一系列斷層圖像。
為什么轉上一圈就知道身體里面長什么樣子了呢？
這主要是CT重建算法的功勞啦。
CT重建算法原理
接下來給大家簡單介紹一下CT的重建算法。
射入人體的X射線，穿過人體之后會有一部分透射出來，被探測器捕捉到。我們用吸收系數（$\mu $ ）來表示X射線在人體內的衰減量。
我們將人體需要掃描的那一層划分成很多個內部均勻的小單元（稱為體素，也就是像素加上掃描的那一層的厚度）
假設入射人體的X射線的強度為 \({I_0}\), 時，透過人體的X線強度為 \(I\) ，每個小單元的吸收系數分別為
每個小單元的長度為\(l\) 。透射線與入射線之間有這樣的一個關系：
變換一下：
\({I_{\rm{0}}}\)，\(I\) 和 \(l\) 都可以通過CT知道，也就知道 \({\mu _1} + {\mu _2} + \cdot \cdot \cdot \cdot \cdot \cdot + {\mu _n}\) 了。
為了建立CT圖像，必須先求出每個小單元體的吸收系數 $\mu $ 。
數學角度上講，對於n個吸收系數 $\mu $ ，需要至少建立如上式那樣n個或n個以上的獨立方程。因此，CT裝置要從不同方向上進行多次掃描，來獲取足夠的數據建立求解吸收系數的方程。
舉個例子：
我們要得到這個由四個小單元組成的物體的斷層圖像，就要從四個方向掃四次，得到四個由未知的吸收系數建立的方程，就可以求出來四個吸收系數了。
人體的不同組織對X射線的吸收系數不同，不同的吸收系數轉化成不同的灰度值顯示出來，我們就得到了一張斷層圖像啦。
有了CT斷層圖像，醫生就可以看到病人身體內的結構，及時的診斷疾病了。目前，CT是在臨床上應用最為廣泛的醫學成像設備了，在很多疾病的早期診斷上功不可沒。
最后，讓我們膜拜一下兩位因發明CT而共同得到諾貝爾生理學或醫學獎的大神科學家：Hounsfield和Cormack。
Hounsfield是一位英國工程師，Cormack是美國物理學家。順便提一句，因發現X射線而獲得諾貝爾物理學獎的倫琴是德國的物理學家。
學理工科的小伙伴加油吧，我們也可以給醫學領域帶來改變哦。
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