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      新的X射線測量方法可以改善CT掃描儀
      
			
      
				2019-03-03 14:48:12
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      美國國家標準與技術(shù)研究院(NIST)科學家提出的一種新的測量方法可以更好地校準計算機斷層掃描(CT)掃描儀，通過改善醫(yī)生之間的溝通來潛在地簡化患者治療。
      

      新的X射線測量方法可以改善CT掃描儀
      

      該方法在PLOS ONE期刊的一篇研究論文中有詳細說明，該方法可以測量CT產(chǎn)生的X射線束是如何以允許來自不同設備的掃描相互比較的方式進行測量的。它還提供了一條途徑，通過創(chuàng)建CT中使用的單位的更精確定義來創(chuàng)建與國際單位制(SI)相關(guān)的第一個CT測量標準 - 這是該領(lǐng)域所缺乏的。
      

      “如果技術(shù)界能就定義達成一致，那么供應商可以創(chuàng)建可互換的測量結(jié)果，”NIST的物理學家Zachary Levine說道，他是該論文的作者之一。“現(xiàn)在，校準不是那么徹底。”
      

      一個物體阻擋X射線的能力 - 它的“無線電密度” - 以Hounsfield Units(HUs)測量，以獲得諾貝爾獎的共同發(fā)明者CT命名。每個放射設施必須定期執(zhí)行的CT機的校準涉及掃描稱為體模的已知無線電密度的物體，并檢查這些測量是否給出正確數(shù)量的HU。
      

      一個問題是CT掃描儀的管 - 基本上是它的X射線產(chǎn)生“燈泡” - 產(chǎn)生的光束是白光的X射線版本，充滿了與其能量相對應的不同波長的光子。(如果人眼可以看到X射線，你可以將管子的光束穿過棱鏡看到它會變成一系列顏色。)因為光子的穿透能力取決于它的能量，所以光束對模體的整體影響必須達到被平均，使定義校準變得具有挑戰(zhàn)性。
      

      使情況更加復雜的是管的X射線光必須根據(jù)掃描類型而改變。更密集的身體部位需要更多的穿透X射線，因此該管具有一種顏色開關(guān)，允許其操作者調(diào)整管電壓以匹配工作。調(diào)節(jié)電子管的電壓會改變光束的光譜，使其介于“冷白”和“暖白”燈泡之間?？勺冾l譜使得確保校準對所有電壓都正確變得更加困難。
      

      將這些復雜情況添加到各種CT機制造商之間存在的差異中，對于想要將任何給定掃描儀的校準鏈接到通用標準的任何人來說，您會遇到很多麻煩。但如果可以做到，對工業(yè)和醫(yī)藥都會產(chǎn)生深遠的利益。
      

      “無論您使用何種CT機器，何時都需要可互換的答案，”Levine說。“首先，你希望醫(yī)生能夠在醫(yī)院之間進行溝通。假設患者需要跟進，但是遠離家鄉(xiāng)，或者同一臺掃描儀進行了軟件升級，改變了HU的數(shù)量。如果可以的話準確衡量，你無法改善你的技術(shù)。“
      

      Levine說，更好的校準可以使診斷更有效，成本更低。
      

      “掃描儀之間更好的比較可能使我們能夠確定疾病的截止點 - 例如肺氣腫得到特定的Hounsfield評分或更低，”他說。“CT掃描通常會發(fā)現(xiàn)可能癌癥的可疑增長，醫(yī)生通常會將MRI作為后續(xù)檢查。我們可能不需要第二次手術(shù)。”
      

      NIST團隊必須克服管道廣泛的X射線光譜和管電壓設置所帶來的不確定性。他們的想法是用身體中常見的不同濃度的粉末化學物質(zhì)填充幾個模型，并使用CT比較模型的輻射密度。該比較將有助于將HU與每立方米的摩爾數(shù)相關(guān)聯(lián)，這兩個都是SI單位。
      

      “執(zhí)行這個想法很棘手，因為痣的體積取決于給定化學分子的大小，”萊文說。“例如，一摩爾的鹽比一摩爾的碳占據(jù)更多的空間。粉末中的空氣代表了進一步的復雜化。”
      

      除了數(shù)學愛好者之外，詭計幾乎讓所有人都感到畏縮：混合物中的每種化學物質(zhì)都可以用兩個數(shù)字來表征，但整個體模創(chuàng)造了一個13維空間，使數(shù)據(jù)分析變得復雜。幸運的是，該團隊能夠使用數(shù)據(jù)科學眾所周知的線性代數(shù)技術(shù)將數(shù)據(jù)簡化為二維，這更易于管理。
      

      “基本上，我們已經(jīng)證明你可以創(chuàng)造出任何設計工程師都可以擊中的CT掃描儀性能目標，”Levine說。“幾十年來，制造商已經(jīng)在他們的機器上獲得了不同的答案，因為沒有人告訴他們的工程師如何處理X射線光譜。只需要對現(xiàn)有實踐進行一些小改動就可以統(tǒng)一他們的測量結(jié)果。”
      
			

			
        
      
			
      
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