醫(yī)學成像技術(2)-學習筆記

課程資料

教材:黃力宇教授所著《醫(yī)學成像的基本原理》(電子工業(yè)出版社)
視頻:西安電子科技大學賈廣老師 醫(yī)學成像技術100知識點大全

X光產生

控制系統(tǒng)Control panel控制一個高壓產生系統(tǒng)High voltage generator,將220V交流電生成幾千上萬伏的直流高壓,然后連接到X光管,通過X光管產生X光,之后用X光來照射病人。
X光的能量要很穩(wěn)定,不能忽明忽滅,劑量一會大一會小,造成圖片不穩(wěn)定。

給陰極加電流后加熱,釋放出電子。首先電子通過鎢絲釋放,經過幾萬伏高壓對電子進行加速,讓電子從陰極到陽極,用靶子讓電子停止。最后進行能量轉換,轉換為X光。這部分對應教材P21-P22。

燈絲電流filament current,流過燈絲的電流,但不一定被拉向陽極。

管電流tube current,由陰極被拉向陽極的電子數(shù)。

X射線管管電流多以毫安來度量,1 mA\cdot s = 6.25\times 10^{15}個電子 。

軔致輻射Bremsstrahlung,又稱剎車輻射。高速電子在目標靶材料里速度降下來,99%轉化成熱,少部分轉化成X光。

光子的能量和光子的個數(shù)是呈線性衰減的過程,能量越高,光子數(shù)量越少。

X光子能量譜中的曲線是實際觀測到的真正從X光管里出來的X光。小于10Kev(電子伏)的軟X光都會被玻璃等材料吸收掉,低能量的X光都被濾掉。尖峰代表的是標識輻射Characteristic X-ray,電子把K層和L層電子敲掉,形成一定的空位,外面電子填補空位時發(fā)射出來的X光,此時X光的能量是K層和L層結合能的差。

CT圖像重建

Tomographic reconstruction steps:
1)Acquiring CT projections (views)
2)Converting detector signal to line integrals
3)Reconstruction
Preprocessing;
Simple backprojection; 直接反投影
Filtered backprojection;濾波反投影
Fourier-based reconstruction;
Iterative reconstrution.

公式5.1中的I_0的獲取方式:
1)將病人移出,檢測信號X光穿過真空沒有任何衰減和吸收的的射線強度;
2)用病人邊上,沒經過病人人體的X光和檢測儀來做標記和校正。
因此求得沒有經過病人,即到達病人之前光子的個數(shù)I_0

已知的是探測板上面從不同角度view檢測到的信號。

Simple backprojection 直接反投影
在數(shù)學上是錯誤的,會產生1/r模糊,也即是星狀偽影或者星狀偽跡。

嚴格的數(shù)學意義上,F(xiàn)iltered backprojection濾波反投影才正確
CT reconstruction with filtered backprojection通過1/r做卷積,使邊界更加鮮明sharp。本來在檢測板上面的邊界不明顯,先進行增強,再做反投影,就和實際測量基本一致了。

CT reconstruction filters
Lak filter; 無限線性增加,更多看到的是小點即高頻分量,真正的圖像沒有嚴格體現(xiàn)
shepp-Logan filter; 將高頻的權重不再無限放大,得到較好的圖像
Hamming filter. 在一定頻率處有最大值,而對于最高頻分量權重為0,使圖像平滑,將高頻分量變模糊。

Iterative Reconstruction 迭代重建
1)Start with a guess, a constant image;先假設原始圖
2)Forward projections;
3)Compare with measured projections; 和真實測量比較
4)Difference is the error matrix; 計算差值
5)Update the next iteration of the image to reduce the error matrix; 修正

CT fluoroscopy 動態(tài)造影成像
每個60度得到一套圖,1秒360度可以得到6套圖,轉圈動態(tài)掃描。用60度做重建,可以快速捕捉的動態(tài)過程。

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