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第二章CT成像原理.ppt
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1、第三节第三节X X射线计算机断层成像射线计算机断层成像X XCTCT一、一、X-CTX-CT的基础知识的基础知识二、传统二、传统X-CTX-CT的扫描方式的扫描方式 三、电子束扫描方式三、电子束扫描方式四、螺旋四、螺旋CT CT 五、五、X-CTX-CT图像的质量控制图像的质量控制 1917 Radon 提出三维图像重建理论 1972 英国研制成功第一台头部X-CT 此后 全身CT 心脏CT 螺旋CT(X-ray computed tomography)普通X射线摄影:多器官重叠影像X CT:清晰的断层影像清晰的断层影像普通X射线摄影X-CT断层图像示意图X射线断面重叠像非重叠像X射线底片检测
2、器X射线管第一节XCT的基础知识X-CT(x-ray computed tomography,X-CT)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,采用一定算法,经计算机运算处理,求解出人体组织的衰减系数值在某剖面上的二维分布矩阵,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。由此可见,CT的本质是衰减系数成像。基本原理:一、断层与解剖断面1.断层:是指在受检体内接受检查并欲建立图像的薄层,又称之为体层。断层有一定的厚度,它的两个表面可视为是平行的平面。2.2.解剖断面:是指生物体上的某一剖面,此剖面是一平面即是指断层标本的表面。图像薄层头部断层
3、X-CT图像是断层形态结构的平均,此平均代表解剖断面形态结构二、体素与像素1.体素(voxel):是指在受检体内欲成像的断层面上,按一定大小和一定坐标人为地划分的很小的体积元。对划分好的体积元要进行空间编码,这就形成了具有坐标排序的体素阵列。脑断层体素体素长或宽 12mm高 315mm2.像素(pixel):是指在图像平面上划分的很小的小单元,它是构成一幅图像的最小点,是构成图像的基本单元。3.体素与像素之间的对应关系三、扫描与投影1.扫描(scanning):是指X射线束以不同的方式、按一定的顺序、沿不同的方向对划分好体素编号的受检体断层进行投照,并用高灵敏物检测器接收透射体素阵后的出射X线
4、束强度。(采集数据)2.投影:把投照受检体后出射x线束的强度I称为投影,投影的数值称为投影值,投影值的分布称为投影函数。检测器X ray tube检测器X ray tube位置1位置23.CT扫描用X射线束:它是有一定能谱宽度的连续X射线。4.窄束X射线的获取:准直器准直器散射线检测器射线源基本思路:由投影值求解衰减系数分布单能窄束X射线透射各向同性均匀连续介质衰减函数CT 本质即 值二维分布CT图像重建原理:基本原理:X射线衰减规律 I0是入射X射线强度,I是X射线出射强度,是均匀介质的线性衰减系数(linear attenuation coefficient)或线性吸收系数(linear
5、absorption coefficient)四、图像重建的数理基础n32四、图像重建的数理基础1I0In1.投影方程建立(对于非均匀介质)d(l)P称投影或投影函数 值连续变化(一维)p(1)X射线束通过非均匀介质 当X射线沿不同路径扫描时就会得到一系列的线性方程只要独立方程数等于体素数目就可联立求出所有体素的 i i 值 i 值的二维分布矩阵 i 值的数字图像除方程法外还有多种算法目前CT机普遍采用滤波反投影法这种重建图像的算法称为方程法方程法因运算量太大而不实用(2)图像重建反投影法(总和法)投影反投影利用所获投影数值反向投回各体素中求出各体素的值实现图像的重建反投影法图像重建过程123
6、44646155433775235369 1213 1619 22004509001350等效 10投影相加(体素格中数字表示该体素值)1234结论:反投影法可以重建原来的数据。基数等于所有体素的特征参数的总和。结论:反投影法将产生边缘失锐现象边缘失锐的消除滤波反投影法五、CT值与灰度显示1.CT值:CT机中的X射线强度测量是相对量,也就是说测得的是值的相对值。国标对CT值的定义为:CT影像中每个像素所对应的物质X射线线性平均衰减量大小的表示。实际中,均以水的衰减系数水作为基准,若某种物质的衰减系数为,则其对应的CT值由下式给出:式中 水水 为能量73keV的X射线 在水中的线性衰减系数人体中
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