本世纪初,科学界和公众评选了20世纪伟大的科学发明,里面许多发明都已经深深影响了公众生活,例如电视机,晶体管,因特网等等,有一个伟大发明很多公众不是很了解,就是——CT扫描技术。
1963年,美国物理学家科马克发现X线的透过率有所不同,并得到了一些计算公式;1967年,英国电子工程师亨斯菲尔德制作了一台能加强X射线放射源的简单的扫描装置,即后来的CT,用于对人的头部进行实验性扫描测量。1971年9月,亨斯菲尔德又与一位神经放射学家合作,用它检查了个病人,试验非常成功,到了1972年4月,亨斯菲尔德在英国放射学年会上公布了这一结果,正式宣告了CT的诞生。
一开始,CT技术主要应用于医学领域,很快,工程师们意识到,CT技术在工业检测领域也是大有可为。于是,美国率先将其引入到航天及其它工业部门,另一些发达国家相继跟上,经过一段不长的时间,形成了CT技术又一个分支——工业CT,其重要作用被评价为无损检测领域的重大技术突破。
随着几十年来的发展,工业CT的应用几乎遍及所有产业领域,对汽车、电子、航天航空等领域。
工业CT和医学CT在基本原理和功能组成是相同的,但因检测对象不同,技术指标和系统结构就有较大差别。医学CT检测对象是人体,单一而确定,性能指标和设备结构较规范,适于批量生产。工业CT检测对象是工业产品,形状、组成、尺寸和重量等千差万别,且测量要求不一,由此带来技术的复杂性和结构的多样化,专用性较强。
CT技术之被认为是20世纪后期伟大的科技成果之一,是因为CT技术不受被检测物体材料、形状、表面状况等因素影响,能够给出被检测物体二维、三维直观图像,成为医学检测或者工业设备或部件无损检测和质量评估的重要手段。
CT系统的空间分辨率(spatialresolution)是重要性能表征参数,也是CT检测的关键因素。空间分辨率是指从CT图像中能够分辨特定的小几何细节的能力,定量表示为能分辨两个细节特征的小间距,医学临床上体现为对小病灶或结构的成像能力,工业CT上则体现为对细节特征(气孔、裂纹)的辨别能力。而调制传递函数用来测试工业CT成像系统空间分辨能力,可定义为边界响应函数傅里叶变换的幅值,通常有两种测试方法被采用来测试工业CT系统中调制传递函数,绘制MTF曲线,即圆盘法和线对卡法。
除了空间分辨率,密度分辨率(contrastresolution)也是判断CT性能和说明图像质量的两个指标。空间分辨率是指密度分辨率大于10%时,影像中能显示的小细节;密度分辨率是指能分辨组织之间小密度差异。二者是互相制约的。空间分辨率与像素大小有密切关系,一般为像素宽度的1.5倍。像素越小、数目越多,空间分辨率提高,图像越清晰。但在X线源总能量不变的条件下,每个单位容积所获得的光子数却按比例减少,致使密度分辨率下降。CT的密度分辨率又受噪声和显示物大小所制约,噪声越小和显示物越大,则密度分辨率越佳。