计算机断层扫描(CT)及X射线成像原理分析

 　　计算机断层扫描，也被称为CT扫描，特别是在旧的文献和教科书中，计算机轴向断层扫描(CAT)扫描，是一种诊断性成像过程，它使用x-射线建造横断面图像(“切片”)身体的测量结果重建了横截面。衰减系数对x射线光束在物体体积上的研究。

　　ct的基本原理是，x射线束所通过的组织密度可以通过x射线束的计算来测量。衰减系数利用这一原理，CT可以通过垂直于采集系统轴线的二维截面重建物体的密度。

　　CTx射线管(能量水平一般在20到150 keV之间)，发射N光子(单色)每单位时间。发出的x射线形成一束穿过厚度为Δx的生物材料层，一个探测器放置在样品出口处，测量N+ΔN光子，ΔN小于0。记录x射线束的衰减值，并将数据用于建立扫描物体/组织的三维表示。

　　基本上有两个吸收过程：光电效应而康普顿效应这个现象用一个系数MJU来表示。

　　在CT的特殊情况下，x射线发射器围绕病人旋转，探测器放置在截然相反的一侧，拾取身体截面的图像(光束和探测器同步移动)。

　　与x射线照相不同，CT扫描仪的探测器不会产生图像.他们测量一束薄薄的x射线(1-10毫米)通过全身扫描的透射率。该部分的图像是从不同的角度拍摄的，这允许检索关于深度的信息(在第三维空间中)。

　　为了获得层析术对患者图像进行“原始”扫描时，计算机采用复杂的数学算法进行图像重建。

　　如果管出口处的x射线是单色的或准单色的，则可以计算出衰减系数 对应于辐照组织的体积，应用x射线在野外吸收的一般公式(见图1)。

　　测量到的光子光束的输出强度i(X)将取决于位置。事实上，当身体更不透明时，I(X)更小。

　　洪斯菲尔德选择一个影响四个基本密度的标度，其值如下：

　　空气=-1000

　　脂肪=-60至-120

　　水=0

　　致密骨=+1000

　　通过大量的测量，重建了x射线照射物体截面的图像。衰减系数...它通过探测器收集来自基本物质体积的所有数据。利用计算机从数据矩阵重建的投影中得到重建图像的基本曲面，其色调取决于衰减系数。

　　CT扫描仪显示的图像是数字图像 由元素组成的方阵(象素)，其中每个表示体素病人的组织。

　　总之，由探测器CT所做的测量与衰减系数之和成正比。

　　典型的CT图像由512行组成，每列512像素，即512 x 512=262 144像素的方阵(每个体素一个)。在图像处理过程中，需要计算对应于这些像素的每个体素的衰减系数的值。

　　每个图像点都被一颗光晕状的恒星包围，这会降低对比度，模糊物体的边界。为了避免这种情况，滤波反投影被利用了。滤波函数的作用是，所产生的负值是滤波投影，当投影向后投影时，被移除，并产生图像，这是原始对象的精确表示。

　　CT扫描处理通过体节段时x射线的衰减.然而，它与传统放射学有几个不同之处：图像是通过大量的衰减系数测量来重建的。

　　在屏幕上显示数据之前，将传统的重新标度转换为CT编号，表示为Hounsfield单位(HU)，如前所述。基于EMI扫描仪测量的CT数字戈弗雷·汉斯菲尔德爵士 61979年诺贝尔文学奖得主，将局部区域的线性衰减系数与水的衰减系数联系起来，CT数整数采用1000倍乘法。

　　因此，探测器发送的信号由PC机以数字信息、CT图像重建的形式进行处理。

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