医学成像技术-第3.1节.ppt

Chapter 3 X-CT Tomography体层摄影？ X-CT与X射线摄影相比较有很大区别， X射线摄影产生的是多器官重叠的平片图像 CT是用X射线对人体层面进行扫描，取得信息，经计算机处理而获得重建图像，显示的是断面解剖图像，空间分辨率0.5mm；其密度分辨力明显优于X线图像，能分辨组织的密度差0.5%；可确定受检脏器的位置、大小和形态变化等。显著的扩大人体的检查范围，提高病变的检出率和诊断的准确率。 心脏成像 §3.1 X-CT的基础知识 我国CT的发展 1）85年第二代CT,上海计算技术研究所等 2）安科公司 3）Siemens 4）GE 定义：运用一定的物理技术，以测定X射线在人体内的衰减系数为基础，采用一定的数学方法，经电子计算机处理，求解出衰减系数数值在人体某剖面上的二维分布矩阵，再应用电子技术把此二维分布矩阵转变为图像画面上的灰度分布，从而实现建立断层图像的现代医学成像技术。 本质：衰减系数成像 X-CT成像装置与流程 X-CT成像装置主要由X线管、准直器、检测器、扫描机构，测量电路、电子计算机、监视器等部分所组成的。 X-CT成像流程是：X线----准直器----检测器-----转变电信号------放大电信号----转变为数字信号----计算机系统----存入计算机的存贮器----编码----显示图像 ＣＴ工作过程： 一、断层、断面、像素、体素 二、扫描与投影 三、图像重建的数学基础 1.射线通过非均匀物质 假定将人体划分为具有均匀衰减系数、一定长、宽、高的体素作为计算单元。 狄拉克函数 卷积 反投影法（back projection） 算法举例1 用四体素（设?1 =1，?2=2， ?3=3 ，?4=4 ）矩阵的重建对反投影法作定性说明。对四体素矩阵作0°、45°、90°、135°投影（即扫描），再将投影值反投回原矩阵的对应位置（即扫描通过的各个体素点）上，即可将原矩阵中的四体素的特征参数?值解出。 算法举例2 根据反投影算法x1=p5 = 5 x6=p2+p3+p5=18 … 平均化处理，除以投影线数目 xi=xi/6 星状伪迹 反投影重建后，原来为0的点不再为0，形成伪迹 星状伪迹 我们考虑孤立点源反投影重建，中心点A经n条投影线投影后，投影值均为1： p1=p2=...=pn=1 因此重建后 而其他点均为1/n 这类伪迹成为星状伪迹 星状伪迹 产生星状伪迹的原因在于：反投影重建的本质是把取自有限物体空间的射线投影均匀地回抹(反投影)到射线所及的无限空间的各点之上，包括原先像素值为零的点 反投影法 缺点：出现图像的边缘失锐现象 消除方法：滤波反投影（卷积）法 此方法是把获得的投影函数作卷积处理，即人为设计一种滤波函数，用它对投影函数进行改造（卷积），之后把这些改造过的投影函数进行反投等处理，就可以达到消除星状伪影的目的。 1.滤波函数形式的选择多样，效果不同 2.每一次投照结束可以通过计算机对投影函数作数学处理，扫描结束后数据的处理和求解已完成，所以图象重建速度快，基本上是现在的实际应用中唯一的方法 四、CT值与灰度显示 本节应掌握滤波反投影法的过程、CT值的定义及计算 本节应了解CT中常见的概念。 习题2-15 举例：直接法计算体素衰减（吸收）系数的计算 法二：实际中求解衰减系数二维分布 ?→ ?（x,y），P → P（x,y） 引进新坐标系（ R， ?）表示x射线束路径在x-y坐标平面的位置。设x线路径l到坐标中心o的距离是R，与y轴的夹角为?，则x线束路径l的直线方程为 xcos?+ysin?=R xcos?+ysin?-R =0 0?2π 0 R受检体层最大外沿（实际中） 经坐标变换，当x射线沿与y轴成一定角度的?的路径进行扫描时二维投影表示形式 （根据一维投影表示中 ） 例：x射线扫描一衰减系数为?，半径a的均匀单密度圆柱形物体，令扫描的x射线束的路径l的到坐标原点的距离为R， ?=0°，则可得到投影 为 随R变化的曲线如图3-6（b）示 即x-CT图像重建的数学方法（算法） 傅立叶变换图