توموگرافی کامپیوتری تاریخچه اخیر و چشم اندازهای آینده

خلاصه

هدف: ما مروری بر فناوری های کلیدی توموگرافی کامپیوتری (CT) ایجاد شده از اواخر دهه 1980 ارائه می دهیم و نمای کلی از یکی از فناوری های آینده در حال توسعه را ارائه می دهیم. تمرکز این بررسی عمدتا بر توسعه سخت افزار و سیستم است. مباحث مربوط به رویداد تاریخی مربوط به روزهای اولیه توسعه CT و سایر نوآوری هایی که در توسعه CT نقش داشته اند ، مانند تکنیک های پیشرفته بازسازی تصویر ، در این شماره ویژه توسط مقاله های همراه پوشش داده شده است.

رویکرد: این بررسی به پنج بخش عمده تقسیم می شود که هر یک به یک نوآوری کلیدی در CT مرتبط است: جمع آوری داده های مارپیچی مارپیچی ، CT چند تکه ، CT مخروطی گسترده ، CT دو منبع و CT طیفی. با توجه به محدودیت این بررسی ، تنها یکی از فناوری های آینده ، CT شمارش فوتون ، به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است. در صورت امکان ، هم نظریه عمل و هم نمونه های بالینی ارائه می شود.

نتایج: تجزیه و تحلیل نظری ، نتایج فانتوم و نمونه های بالینی به وضوح اثربخشی و ارتباط بالینی پنج پیشرفت فناوری تاریخی و یک فناوری آینده در CT را نشان می دهد. این فناوری ها از نظر پوشش حجم ایزوتروپیک ، بهبود وضوح زمانی و قابلیت های تمایز و مشخصه سازی مواد ، عملکرد CT را بهبود بخشیده و خواهند داد.

نتیجه گیری: طی 30 سال گذشته ، پیشرفتهای تکنولوژیکی CT در موفقیت CT در بسیاری از کاربردهای بالینی مانند تروما ، انکولوژی ، تصویربرداری قلبی و سکته مغزی نقش داشته است. کاربردهای بالینی پیشرفته نیازمند توسعه فناوری پیشرفته تری بوده و خواهند بود.

1. معرفی

تعداد معدودی رشد عظیم فناوری توموگرافی کامپیوتری اشعه ایکس (CT) را پیش بینی کردند و حتی تعداد کمی پیشرفت سریع کاربردهای بالینی CT را در اواخر دهه 1980 پیش بینی کردند. در حقیقت ، اشتیاق زیادی در مورد تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MR) که به تازگی معرفی شده بود وجود داشت به طوری که بسیاری پیش بینی می کردند که تصویربرداری CT با تصویربرداری CT انجام شود. بیش از 30 سال بعد ، CT نه تنها از چالش های دیگر روش های تصویربرداری جان سالم به در برده بلکه به خط مقدم تصویربرداری تشخیصی بیمارستان منتقل شده است.

عوامل زیادی در موفقیت CT نقش دارند و راه های متعددی برای خلاصه سازی پیشرفت های فناوری در 30 سال گذشته وجود دارد. این پیشرفت ها را می توان بر اساس تأثیر بالینی ، بهبود عملکرد یا خود فناوری های زیر خطی مورد بررسی قرار داد. از دیدگاه تأثیر بالینی ، CT آنژیوگرافی کرونر (CCTA) بدون شک یکی از نیروهای محرک اصلی بسیاری از پیشرفت های تکنولوژیکی است. این امر مستلزم دستیابی سریع به داده ها برای مسدود کردن حرکت قلب ، قدرت حل فضایی برتر برای مشخص کردن آسیب های کوچک و پوشش کافی برای امکان تصویربرداری از کل قلب در یک یا چند چرخه قلبی است. تقریباً همه پیشرفتهای تکنولوژیکی در طول این سالها به نوعی به موفقیت CCTA امروز کمک کرده است. البته الزامات سختگیرانه برای سایر کاربردهای بالینی مانند تروما ، انکولوژی و سکته مغزی نیز نقش کلیدی در توسعه فناوری ایفا کردند.

از نظر عملکرد CT ، پیشرفت های فناوری را می توان از نظر زمانی به سه دسته اصلی طبقه بندی کرد: پوشش حجم ایزوتروپیک ، وضوح زمانی برتر و اطلاعات طیفی برای طبقه بندی و تمایز مواد. توسعه اولیه CT عمدتا بر تولید تصاویر خوب برای یک جسم ساکن متمرکز بود: دستیابی به پوشش تنفس در بدن با معرفی داده های مارپیچی/مارپیچی و بعداً ، تفکیک فضایی ایزوتروپیک کل بدن با معرفی سی تی چند تکه مرز بعدی توسعه عمدتا بر جنبه زمانی اسکن متمرکز شده است: انجماد حرکت بیمار و بدست آوردن اطلاعات پویا از محدوده های اسکن بزرگتر با چرخش سریعتر دروازه ، CT مخروطی وسیع ، CT دو منبع (DSCT) ، پیچ مارپیچ بزرگتر ، و الگوریتم های پیشرفته سومین مرز توسعه CT این بود که پشت تصویربرداری آناتومیک خالص قرار گیرد و با استفاده از داده های دو انرژی یا چند انرژی ، به تصاویر CT رنگ بدهد. این حالت های جمع آوری داده ها بر اساس همه پیشرفت های قبلی در زمینه پوشش حجم ایزوتروپیک و بهبود وضوح زمانی ایجاد شده است.

از نظر فناوری های زیر خط دار ، پیشرفت های CT را می توان در پنج پیشرفت عمده دسته بندی کرد: جمع آوری داده های مارپیچی/مارپیچی ، CT چند تکه ، CT مخروطی وسیع ، DSCT و CT طیفی. اگرچه برخی از همپوشانی ها در بین دسته های مختلف وجود دارد ، اما این جداسازی در مقایسه با دیدگاه تأثیر بالینی یا دیدگاه عملکرد تا حدودی واضح تر است. بنابراین ، ما از این رویکرد برای ترسیم تاریخچه توسعه CT استفاده می کنیم.

هدف دوم این مقاله ارائه دیدگاه آینده در مورد CT است. نیازی به گفتن نیست که فناوری آینده هم هیجان انگیز است و هم متنوع. امروزه هوش مصنوعی (AI) و فناوری های یادگیری عمیق به یک ابزار قدرتمند و یک ابزار قدرتمند تبدیل شده اند و خواهند شد