第二章 X射线影像_X射线计算机断层成像ppt课件.ppt

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1、第三节X射线计算机断层成像1917年奥地利数学家Radon从理论上证明，利用X射线投影数值可以重建二维断层解剖图像或三维图像。1972年英国制成用于临床脑组织检查的世界上第一台X-CT机(头部CT)各种现代医学CT成像技术都与X-CT的图像重建有类似之处，如MR和ECT等，所以掌握这一技术的原理和方法很重要。X-CT(X-raycomputedtomography,X-CT)一、X-CT的基础知识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

2、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。X-CT本质:衰减系数成像。X-CT指导思想：围绕如何确定衰减系数值在人体内的分布，而选择恰当的理论、方法和技术。1.断层与解剖断面(1)断层：所谓断层,是指在受检体内接受检查并欲建立图像薄层，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)解剖断面：指生物体上的某一剖面，此剖面是一平面。1)建立CT图像的过程中受检体接受X-射线扫描的部分就是此断层。2)断层：n.&vi.CT显示的体层图像是带有厚度信息的体层分布的二维图像，因此，将一个

3、接一个的体层数据组合起来，就可组成结构三维图像的数据，进行三维重建。(3)体素：体素(voxel)是指在受检体内欲成像的断层表面上按一定的大小和一定的坐标人为地划分的很小的体积元。对划分好的体素要进行空间位置编码(或说坐标排序)，这就形成了具有坐标排序的体素阵列。一般体素的大小是：长或宽约为1~2mm,高约为3~20mm。体素图2-20脑断层体素(4)像素：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的点,是构成一幅图像的基本单元。像素与体素在坐标上要一一对应。2.扫描与投影(1)扫描与投影扫描：用近于单能窄束的X射

4、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体层进行投照，并用高灵敏度的探测器接收透射一系列体素后出射X线束强度。这就是X-CT重建图像中采用的获取投影数值的物理技术，即通常说的采集数据的扫描技术。投影：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。扫描的方式有平移扫描，旋转扫描，平移加旋转扫描等。(2)CT扫描用X射线束有一定能谱宽度的连续X射线。一般情况下，可用有效能量来表示CT扫描能量。(3)窄束X射线的获取准直器:X射线通过准直器孔后被准直成扁形的窄束状线束，束宽决定于准直

5、器孔径的宽度，一般1~2mm，束高决定于准直孔径的高度，一般3~15mm。断层厚度与束高对应，它也基本上决定了体素的高度。国标定义层厚：在扫描野的中心处X射线扫描层面的有效宽度。3.CT图像重建的数理基础理想的单能窄束X射线透射均匀介质时,I=I0e-xCT即求值的二维分布矩阵。(1)X射线通过非均匀介质I1=I0exp(-1d)I2=I1exp(-2d)…………In=In-1exp(-nd)=I0exp[-(1+2)d]=I0exp[-(1+2+……+n)d]对于NN个体素的体层，要满足于形成NN个以上的独立方程；依靠计算

6、机便可求出整个体层的i值分布，重建计算机便可求整个体层的i值分布，重建体层图像。p称为投影(投影函数)体素值计算方法——解方程A:x1+x2=2B:x3+x4=4C:x1+x3=1D:x2+x4=5A+B=C+D=x1+x2+x3+x4本底E:x2+x3=3F:x1+x4=3联立方程A、B、C、D,和E、F取3个方程取1个方程解得：x1=0，x2=2，x3=1，x4=3256×256＝65536512×512＝262144(2)图像重建的反投影法反投影法又称总和法，此法是利用投影数值近似地复制出值的二维分布。原理：沿扫描路径的反方向，把所得投

7、影的数值反投回各体素中去，并用计算机进行运算，求出各体素值而实现图像的重建。图像重建的反投影法举例x2+x4↓x2+x3↓x1+x2↓x2↓(x1+x2+x3+x4)+3x2↓图2-25四体素矩阵的反投影法图像重建运算中的基数(cardinalnumber)等于所有体素的特征参数的总和，这个总和也等于任一方向上的投影值的总和。3x2↓x2↓3)反射投影法图解4)滤波反射投影法图解(a)步进角30，256×256，不滤波，均匀度76.53。(a)(b)(c)(d)不同扫描滤波参数下断面图像重建(b)步进角30，256×256，滤波，均匀度85.

8、81。(c)步进度1，256×256，不滤波，均匀度77.52。(d)步进度1，256×256，滤波，均匀度94.66