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中国的核技术这么厉害,为什么医院的CT等仪器都是进口的
从原理上面说:我们常规理解的核技术,和CT机,核磁共振原理,是完全的不同的技术。
我们常说的核技术,是核武器,核电,这一类的核技术。这一类核技术使用的是裂变,聚变的反应,表现出来的是一种释放能量的反应。
核武器的裂变和聚变原理
核电站其实用到的就是核武器的原理,只是将剧烈的反应,控制在缓慢的状态下。
高中化学有一个说法:爆炸就是剧烈的燃烧反应。通俗点说,核爆炸就是剧烈的裂变反应,核电技术就是可控制的裂变反应。
压水堆核电站架构
核电站的技术,就是将核燃料的裂变通过缓冲剂,控制在一定范围内,这样可以有序的释放能量。然后通过内能(通俗说法叫热能),变成水蒸气的动能,从而推动燃气轮机——转化为电能。
所以不管是从哪个地方来说,这个核技术(核武器,核电),都跟CT机和核磁共振技术基本没有什么关系。
CT机的技术:X射线穿透计算机断层摄影
所谓的CT机,全称应该叫:Computed Tomography——计算机断层成像技术。
X光CT机
X光成像方式
咱们普通老百姓经常会说的核磁共振技术,那不是X光CT机。那个叫MRI——磁共振显像。使用的射线和成像原理也有差别。(后面会有解释)
我们先来说CT机:
X-CT原理:运用扫描并采集投影的物理技术,以测定X射线在人体内的衰减系数为基础,采用一定的算法,经计算机运算处理,求解出人体组织器官的衰减系数值在某剖面上的二维分布矩阵后,再转为图像上的灰度分布,从而实现建立断层解剖图像的现代医学成像技术。-日立医疗器械(北京)有限公司
这个原理,这么解释基本上非专业人才是听不懂的。
那么咱们换一种说法:从X射线简单谈起来。
X射线是称伦琴射线,它是一种波长很短的电磁辐射。这种电磁破,本身就是原子核最内层电子跃迁时候产生的,也可以人为制造。伦琴射线具有很高的穿透本领,能透过许多对可见光不透明的物质。但是不同的元素对X射线的吸收能力不同,在人体上面表现在,骨骼等密度较大的人体组织,可以大量的吸收X射线。-日立医疗器械(北京)有限公司
这种透视效果,就为X射线显影提供了显影的功能,只是这种显影很容易是重叠的显影,后续的CT技术就围绕着整个显影算法,图像重构在研究。(详细想深入了解CT成像原理,可以去看:CT原理与算法这本书)
X光成像
这个原理,其实是属于核物理领域的技术,但是跟咱们说的核能物理还不是一个领域。
CT机的构成:
整个CT机的构成,确实有点像一个照相机,只是这个照相机有控制算法,有更为复杂的操作方式。
CT机成像链路径
现实中的CT机结构是下面的样子:
CT机结构
剖面结构:
CT机实际剖面结构
整个CT机的核心设备就在上面这几点:高压发生器,X线球管,探测器,数据采集系统。
以及整个CT机的操作系统,和多方位扫描后,实现的图像重构。这个图像重构方式就是软件算法。
列举一个核心器件:X线球管
X管线球管
X线球管:CT扫描机中产生X射线的终端器件,其基本作用是将电能转化为X射线。99%转化为阳极热,只有1%转化为X射线。
说起来,整个CT的核心技术,其实是对显影技术的各种技术的发展
光源变化
现在可以做到多角度的光源。
成像效果变化
上世纪70年代至今,成像效果可以从平面,向3D成像大战。
咱们最后来说一下CT机和核磁共振
这两个东西不是一个设备,原理也不同。
核磁共振原理是:
原子核在进动中,吸收与原子核进动频率相同的射频脉冲,即外加交变磁场的频率等于拉莫频率,原子核就发生共振吸收,去掉射频脉冲之后,原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以电磁波的形式发射出来,称为共振发射。共振吸收和共振发射的过程叫做“核磁共振”。-日立医疗器械(北京)有限公司
【核磁共振和CT机还不是一个技术原理】
核磁共振和CT机
在使用中,不少人应该有了解CT机,身上或者做过支架手术的是可以进行CT照射的。但是只要是含有金属,是一定不能进入核磁共振仪上面的。那个上面磁场过于强大。
目前CT市场,主要由美国,德国,日本主要占据市场。美国的GE,德国的西门子,日本的东芝。
目前国内也有企业在攻克,并且取得了一定的成绩。
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富士
佳能CANON S TOWER 16-6, Konan 2-chome,Minato-ku,Tokyo, Japan
东芝
岛津 日本东京都千代田区神田锦町1-3
滨松光子学株式会社 滨松市砂山町325-6
西铁城 6-1-12, Tanashi-cho, Nishi-Tokyo-shi, Tokyo
日立 7日本国东京都千代田区内神田1-2-10日立羽衣大厦
阿洛卡 Mure, Mitaka-shi, Tokyo
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