CT-计算机断层扫描成像实验91185

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1、第二章C「计算机断层扫描成像实验（系列实验二）射线成像实验室July13,2006目录0引言21CT成像实验原理21.1概述21.2投影定理31.3卷积反投影垂建算法41.4——种实际算法51.4.1推导与描述.51.4.2框图.72实验方案82.1概述82.2实验环境92.2.1硬件环境.92.2.2软件坏境.102.3实验步骤102.3.1概述.102.3.2具体步骤.112.3.2.1扫描112.3.2.2数据处理122.4FAQ&Tips122.4.1工作目录是啥?122.4.2如何确定样品的起始

2、位置和水平扫描的长度?122.4.3为什么扫描完成后要保存数据?132.4.4为什么图像多出一条横贯全图的线?133附录：CTSystem软件使用说明书133.1概述133.2界面介绍13321新建扫描项FL133.2.2转台位置调整.143.2.2调整能谱敏感区域.14324扌J描属性.153.2.5扌［描.163.2.6投影变换窗口.171.1投影变换的输出184参考文献210引言自七十年代初第一台电子计算机断层扫描装置问世以来，成像技术发展界常迅速，设备不断更新。以医学成像为例，已实现了三大E跃，即

3、脏器清晰图像的获得，把化化病理研究推向分了结构的水平和直接提供冇关成像组织的化学成分的信息，步入了断层显像的新时代。计算机断层扫描和图像重建技术，是在不破坏物体情况下，将物体每一个断层面上的结构和组份的分布情况显示出来的一种实验方法，都是利用计算机图像重建的方法来得到物体内部的信息。人们对射线成像的最早认识是从x光机开始的。医用x光机成像技术的发展和应用已冇近百年的历史，它是利用X射线的物理性能和8物效应，来对人体器官组织进行检查。由于普通X光机只能把人体内部形态投影在二维平面上，因此会引起成像器官和骨骼

4、等的前后重叠，造成影像模糊。为了克服这一缺点，英国ENI公司的工程师豪恩斯菲尔德(G.N.Hounsficld)运用了美国物理学家科马克(Cormack)于1963年发表的图像重建数学模型，推出了第一台x射线计算机断层图像重建技术(X・CT)装査，并1977年9月在英国AckinsonMorleg医院投入运行。1979年该技术的发明者Hounsficld和Cormack为此获得了诺贝尔医学奖。X-CT的出现是X射线成像技术的一个重大突破。经过多代的发展，X-CTQ获得广泛的应用。在医学上，目前己可用來诊断

5、脊柱和头部损伤，颅内肿病，脑屮血凝块，及肌体软组织损伤，胃肠疾病，腰部和骨盆恶性病变等等。hl前X-CT除了广泛应用于临床诊断、生命科学和材料科学以外，还在工业和交通等方而也有重要的丿应用，例如，在线实时无损检测工业CT等。1CT成像实验原理1.1概述数学上可以证明，通过对物体进行多次投影就可得到该物体的儿何形状。CT的基本思想是：让一束了射线投射在物体上，通过物体对了射线的吸收(多次投影)便町获得物体内部的物质分布信息。当强度为/0的一个窄束了射线穿过吸收系数为//的物体时，其强度满足指数衰减关系r严⑴

6、式屮/为射线所穿过物质层厚度。在实际情况中，所研究的物体往往不是由单一成分组成的,当物体由若干个不同成分组成时，物体内部各处的“也将可能不同。在这样的物质中，.束穿过整个物件后的强度为/、/(L)=I^Exp一”(T)d/(2)

7、色或灰度来表示讥门的大小，从1何被扫描的物体的切而图像即可显示出来。实际的扫描装置通常是山排列成一定角度的多组探测器构成的，这样在每一个位置就可以获得多组数据，从而节省了测罐时间，提高了工作效率。共有三种信息收集方式：透射式CT(TCT)、放射式CT(ECT)、反射式CT。我们主耍考虑前两种CT的成像原理。1.2投影定理Figure1坐标转换及射线位迸示意图。图中虚线代表射线经过的路线；黑点代表我们感兴趣的一个点。我们需要求那里的吸收系数。投影定理或中心切片定理是图像重建算法的基础。设在角度0，位査兀•上

8、的射线吸收大小为几(£),即其中厶表示延Figure1所示的虚线积分。再设物体的一个二维平面内吸收率分布为f(x,y)0那么投影定理在非衍射源情况下，其内容为：耳(召.)按照兀的一维傅立叶变换P(Q,0)是.f(兀刃的二维傅立叶变换F（%®）=总°,0）的一个（过原点的）切片。即P（Q,0）=斑0,0）该定理的具体证明町以参见参考文献［1］，或者参考沈激老师的核技术的笔记。1.3卷积反投影重建算法那么,作为一•个实际的CT系统