CT的基本原理
来源: 摘自“核仪器设计与应用”一书   发布时间: 2023-08-24 18:11   1911 次浏览   大小:  16px  14px  12px

CT的基本原理

摘要

1. X-CT的理论基础

CT的理论基础单能窄束γ射线穿过物质薄层时,减弱规律严格按指数衰减,衰减指数等于物质薄层厚度d、密度ρ及质量减弱系数μm之积。

为求解人体横截面上各点线减弱系数,将横截面划出1个薄层,再将薄层划分成n个小立方体,当X射线束穿过n个立方体时,测量出X射线入射束和出射束的强度。由于X射线束穿过各小立分体厚度可以计算出,再根据X射线束穿过每个小立方体的减弱规律,就可以建立起一个具有n个线减弱系数的线性方程。线减弱系数μ=μmρ

改变X射线入射束的角度,并使得X射线束都穿过这n个小立方体,就会得到第二个具有n个线减弱系数的线性方程。若以同样方式改变n次入射束的角度,就得到具有n个线减弱系数的线性方程。若小立分体内密度是均匀的,就形成了具有n个线减弱系数的线性方程组,就可以解出这n个小立方体的线减弱系数。            

2.X-CT射线束

CT使用X射线管为球管将电子能量加速到Ee=80~140)KeV轰击钨靶,电子受到钨核电场的滞动,产生大量轫致辐射;同时钨原子还会被电子电离,发生在钨原子内壳层的电离会产生一些特征X射线。轫致辐射和特征X射线经钨靶的吸收和散射,使得轫致辐射能谱很复杂,能量从Ee至零都有。所以要加适当厚度的钨片作为过滤器,滤掉不需要的本底辐射;同时高能轫致辐射也会与钨原子发生光电效应,高能轫致辐射转化钨的特征X射线。经过滤后的X射线变成平均为60.682KeV单能X射线

经过滤与准直的X射线束成为单能窄束球管和探测器分别布置在扫描机架两侧。点、滤器、前后准探测器呈扇形分布,并构成一个可围绕扫描机架轴心转动的整体X-CT探测器多采用闪烁探测器或充氙电离室。 

3.计算机断层扫描图像

X射线能区质量减弱系数μmZ3Z为小立方体中元素的原子序数。因此μm人体组织的元素或成分变化非常敏感。μ既反映了人体组织的成分变化又反映了密度变化。尽管线减弱系数能够敏感的反映人体组织成分与密度变化,但用μ制作出的数字图像却达不到人眼可识别的分辨率

1969年英国工程师Hounsfield通过μ变换成CTH,解决了人眼分辨问题。CT数做出的图像就是计算机断层扫描图像。

4.人体器官断层扫描图像

将人体平移1个b距离,测量1个图像,多次平移,只要使平移覆盖整个器官可以制作出许多张计算机断层扫描图像,得到覆盖整个器官在空间均匀分布的CT数。将这些CT数用计算机重构,就可以得到该器官任意切面上的计算机断层扫描图像。

这就是X-CT的基本原理和测量与计算方法。从以上介绍可以看出X-CT图像与X射线透视图像不同,前者是以测量数据为基础通过计算得到的二维数字图像,后者是投影像片。

详细的设计、计算及CT的转换

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