计算机断层成像实验

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1、计算机断层成像实验计算机断层成像实验摘要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。关键词关键词CT图像重建CD-50BGA+型 CT 教学实验仪引言引言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

2、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：（1） LdlleII)(0式中：为入射射线强度；为穿过物质后的射线强度；为射线在物体中穿越的路0IIL径；为物体内部物质衰减系数的分布。)(l由式（1）可得：（2） IIdll L0l

3、n)(式（2）表明，射线路径上衰减系数以德线积分等于射线入射强度与出射强L)(l0I度之比的自然对数。与可用探测器测得，则路径上衰减系数的线积分即可算出。I0IIL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是真实图像函数与BFF点扩散函数 R 卷积运算的结果，即：FRFB实验过程实验过程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。（1）熟悉实验仪器及工作原理。（2）开启教学实验仪，按要求进行参数设置。（3）启动 CT 扫描采集数据。（4）进行图像重建、处理、分析。