计算机断层成像总结实验_凸透镜成像实验总结

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计算机断层成像实验

摘要 通过实验了解计算机断层成像的基本原理，通过对CD-50BGA+型CT教学实验仪的操作掌握其使用方法，加深对朗伯-比尔定律的理解。

关键词

引言 CT 图像重建 CD-50BGA+型CT教学实验仪计算机断层成像简称CT。1917年，丹麦数学家雷当（J.Radon）的研究为CT技术建立了数学理论基础。他从数学上证明，某种物理参量的二维分布函数，由该函数在其定义域内的所有线积分完全确定。由此可知：只要能知道一个未知二维分布函数的所有线积分，则能求得该二维分布函数。获得CT断层图像，就是求取能反映断层内部结构和材质组成的某种物理参量的二维分布。一束射线穿过物质并与物质相互作用后，射线会因吸收或散射而减弱，根据朗伯-比尔定律可确定其衰减规律。当射线能量适中时，物质的衰减系数与物质的质量密度直接相关，因此衰减系数的二维分布也可体现为密度的二维分布，由此转换成的断面图像能够展现其结构关系和物质组成。

一束射线穿过物质并与物质相互作用后，射线会因吸收或散射而减弱，减弱的程度与物质的厚度和组成成分（或吸收系数）有关，其衰减规律可以由朗伯-比尔定律确定：

(l)dlII0eL（1）

式中：I0为入射射线强度；I为穿过物质后的射线强度；L为射线在物体中穿越的路径；(l)为物体内部物质衰减系数的分布。

由式（1）可得：L(l)dllnI0 I（2）

式（2）表明，射线路径L上衰减系数以(l)德线积分等于射线入射强度I0与出射强度I之比的自然对数。I0与I可用探测器测得，则路径L上衰减系数的线积分即可算出。

断层图像重建是以扫描检测所得的衰减系数线积分数据集为基础，经过必要的数据校正，按一定的图像重建算法，得到衰减系数具体的二维分布，再将其以灰度形式显示，从而获得可在计算机屏幕上观察的断层图像。图像重建的关键是重建算法，既要考虑图像质量，又要注意运算速度。重建算法主要有两类变换法及级数展开法，其中变换法主要有反投影法、卷积反投影法、直接Fourier变换法等；级数展开法主要包括迭代法和最大熔法。

反投影法没有消除噪声，有严重的点扩散效应，而卷积反投影法兼顾了图像质量和重建速度，是至今为止最实用的重建算法。反投影法重建图像函数FB是真实图像函数F与点扩散函数R卷积运算的结果，即：

FBRF

CT系统由射线源系统、探测器系统、数据采集系统、机械扫描运动系统、控制系统、计算机图像系统等部分组成。

实验仪器及材料

仪器名称：CD-50BGA+（编号20080291）核素： 137Cs

可出厂活性：7.410贝8外形尺寸：56 标号：07-346

检测材料：空间分辨测试卡（空卡）

参数设置

扫描试验：CT扫描1

视场直径：30

图像尺寸：128×128

采样时间：0.5

起始角度：0

实验步骤

1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

8)认识试验仪器，记录仪器的参数； 学习实验教程，熟悉实验工作原理及实验内容； 开启实验仪器，预热仪器并进行参数设置； 进行运动检测，若样品滑动，则用双面胶进行固定； 打开实验核源，开始扫描； 进行扫描数据采集； 扫描完毕后，关闭核源，拔出核源钥匙归还指导老师，取下样品； 运用图像处理软件进行图像重建、处理，获得理想的CT图像，分析实验结果。