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CT影像重建技术.docx
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CT 影像重建技术
1 引言
计算机层析成像(Computed Tomography,CT)是通过对物体进行不同角度的射线投影测量而
获取物体横截面信息的成像技术,涉及到放射物理学、数学、计算机学、图形图像学和机械学
等多个学科领域。CT技术不但给诊断医学带来革命性的影响.还成功地应用于无损检测、产品
反求和材料组织分析等工业领域。
在近20多年,CT在理论算法的研究上一直处于极为活跃的地位,而且新近的成像方式,如
MRI(Magnetic Resonance Image)及PET(Positron Emission Tomography)等,在算法上与CT也很是
相似。CT技术的核心是由投影重建图像的理论,其实质是由扫描所得到的投影数据反求出成像
平面上每个点的衰减系数值。图像重建的方法有很多,大致分为两类:变换法和级数展开法。
在本文中,我们将依次介绍CT最初的一些经典的基本算法,随后介绍Fan-Beam,Cone-Bean,
以及Short-Scan和Local Tomography)等,在算法上与CT也很是相似。
2 研究背景
自从1895年德国物理学家伦琴发现X射线以来,其在医学影像领域的应用就已受到人们关
注。然而,由于受到计算机技术水平等的局限,真正的临床应用时期直到20世纪后半期才凸现
出来。数学家伦琴早在1917年和1919年就分别提出了伦琴变换及伦琴变换公式,然而此时仅具
有数学上的意义,表现在影像学上意义即为后来的投影变化(投影算子)。20世纪50年代初期,美
国神经外科医生Oldendorf为了克服普通X射线成像组织结构重叠伪影,发表了第一篇真正意义
上的CT论文,此时才称为计算机断层扫描技术,Computer Tomography;1963年,南非物理学
家Cormack为了精确估计X射线在组织间的衰减率,第一次把非迭代的级数理论引入CT重建算法
中;1968-1972年,英国工程师Hounsfield为了区别大脑的灰质和白质,在其老板的资助下,制
造了世界上第一台商用CT机。
CT是“X—my Computerized Tomography Scanner”的英文简称,即计算机x线断层扫描摄影
术,是近代飞速发展的电子计算机控制技术和X线检查摄影技术相结合的产物。CT于1972年由
英国物理学家研制成功,这是x线在放射学中的一大革命。目前CT检查已成为医学诊断中不可
缺少的设备。CT是从x线机发展而来的,但其分辨率和定性诊断准确率大大高于一般x线机,从
而开阔了x线检查的适应范围。Cr是用x线束对人体的某一部分按一定厚度的层面进行扫描,当x
线射向人体组织时,部分射线被组织吸收,部分射线穿过人体被检测器官接收,产生信号。因
为人体各种组织的疏密程度不同,x线的穿透能力不同,所以检测器接收到的射线就有了差异。
将所接收的这种有差异的射线信号,转变为数字信息后由计算机进行处理,输出到显示的荧光
屏上显示出图像,这种图像被称为横断面图像。 怎样把这些数字信息在荧光屏上作为图像进
[3]
行显示即为图像重建,图像重建算法是层析测量技术研究中的热点,各国学者做了大量工作,
提出了多种图像重建算法。
3 图像重建算法
图像重建算法主要分为两大类,一类是滤波反投影算法,以傅里叶切片定理为基础,能够
用快速傅里叶变换,既快速又可信;然而,滤波反投影要求数据是完全的,受噪声影响也较大.另
一类是迭代重建算法,它适合于各种几何学并允许从不完全投影数据和噪声投影数据重建,能
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春哥111
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