醫學往往被稱為經驗的科學，經由文字與圖片記錄方式，累積過去所見所聞 的經驗與知識，然後才有能力進行診斷、治療，甚至預防。我們可以說醫學的基 本信念是基於了解造成病變的成因，才可以預防、診斷與治療。
綜合而言，疾病的定義可以從幾個方面來看：第一是病徵，經由病原所產生 的單一症狀；第二是症候群，意指由病原所引起的多種症狀；第三是已知病原所 特定攻擊的組織器官；第四是指組織器官的外形變化。其中前面三種是可以經由 觀察、測量與研究得知；但是第四種則非得經由直接透視人體內部不可。過去都 是透過人體解剖，才有辦法認識與了解各種組織器官的基本外觀；透過病理切片 的觀察得以明白細胞組織的病變。因此長久以來，人類一直有夢想，希望能夠以 非侵入方式透視人體解剖結構，而電腦斷層掃描系統正是實現此夢想的重要工具 之一。
1.1 簡介
電腦斷層攝影（computerized tomography ，簡稱 CT ），是根據人體截面投 影來重建該截面的影像，是近幾年來發展最快，並獲得廣泛應用的輻射診斷技術 之一。提到電腦斷層掃描，我們就不得不提到它的發明者，在 1972 年英國的 Godfrey Newbold Hounsfield 利用 X 光成功地作出一個電腦斷層攝影系統。它利 用一個非常細的 X 光線從不同角度來照射，在物體的另一端有閃爍偵檢器
（ scintillation detection ）來測量穿透的放射線，然後將這些資料輸出電腦，經
由數學運算後便可重建出該物體截面的影像。借由這些影像，人們可以清楚的分 辨各個器官組織的形狀和大小及相對的解剖位置。它的出現，使得人們首次可以 不必經由開刀手術便可觀察到人體內部結構的細節。
這項劃時代重大發明讓 Hounsfield 與建立電腦斷層掃描系統的線積分基礎 的物理學家 Alan Cormack，共同分享一九七九年諾貝爾生理或醫學獎，這對沒有 受過傳統大學教育的 Hounsfield 及物理學家 Cormack 無疑是極大的殊榮。
用簡單一句話來加以說明：「從基本原理的觀點， 電腦斷層掃描技術就是測 量體表每個角度的能量束通過人體所形成的交互作用量，然後應用電腦系統計 算，重建出該橫截面的組織特性影像。 」
1.2 研究動機
時至今日電腦斷層掃描技術已經漸漸的成熟，但是醫學專用的電腦斷層掃描 儀器由於功能性強大，因此一般而言體積龐大且造價相當昂貴，所以至今仍無法 有效的普及化。有鑑於此，我們希望可以藉由半導體快速發展的優勢，設計出一 個具備斷層掃描基本功能的晶片，希望可以達到縮小儀器體積以及造價低廉的目 的，使得斷層掃描這項技術能夠在醫學之外有其他更廣泛的應用，譬如在機場、
港口等地方的貨物安全檢查，或者是應用在生物領域中對動植物的生長作觀察 等，使這項技術可以廣泛的應用在各個層面。
而可程式閘陣列(Field Programmable Gate Array，簡稱 FPGA)，正是可達 成此一目的的利器，因為 FPGA 可知針對不同的演算法設計進行配置和重新配 置，修改電路較為便利，而且設計週期、投入成本與傳統 ASIC 相比亦較低，因 此在實作上我們就是採用 Xilinx 公司所出的 ML310 Development Board 發展平 台，搭配同樣是 Xilinx 公司所出的 Embedded Development Kit (EDK)平台發展
工具，希望可以設計出一個我們心目中理想的晶片，除了具備斷層掃描基本的功 能之外，還可以有體積小以及造價低廉等優勢。
1.3 論文架構
在本篇論文中主要分成四個章節，第一章提及斷層掃描的發明、來源，以及 此篇論文的動機。第二章介紹嵌入式晶片設計的流程以及我們使用的平台，
Xilinx 公司的 ML310 Development Board。第三章則介紹我們的演算法如何在嵌 入式發展平台上實作出來。最後，第四章對我們實做出來的結果做說明、討論，
以及未來的發展性等。此外，此篇論文需要參考吳俊瑋同學所撰寫的區塊式濾波 反投影演算法設計與 FPGA 實作(I)，如此將有助於對本論文的了解。