实验七X射线性质的研究及计算机断层成像 l895年1]月,德国科学家伦琴(wK. Rontgen)在硏究阴极射线管中的气体放电现象时,发 现了X射线。X射线发现不久,很快就在医学上有了广泛的应用。1917年,数学家J. H Radon用数 学原理证明可通过物体的投影集合来重建图像,1963年美国物理学家A. M. Cormack探索出了用Ⅹ 射线投影数据重建图像的数学方法。1971年,英国工程师GN. Hounsfield设计并扫描岀第-幅具有 诊断价值的头部X射线计算机断层成像( X-ray computed tomography,x-CT)图像,从而宣告世界上 第一台X-CT扫描机的硏制成功。ⅹ-CT投λ使用后在临床上显示岀了无可争辩的优越性,并迅速得 到推广。Ⅹ-CT机的诞生也被称为是X射线影响技术发展史上的一个里程碑,它的应用开辟了医学 影像诊断领域的新时代,被公认为20世纪70年代重大科技突破。 Cormack和 Hounsfield一起获得 了1979年的诺贝尔生理学或医学奖。 本实验要求初步了解X-CT的成像原理,学会测量物体的X-CT图像 实验原理 X-CT与普通的X射线摄影像相比,具有极大的不同,普通X射线摄影像是将三维的目标投影 在一个二维的检测平面上,它获得的是多器官的重叠图像:而X-CT像是利用多方向的投影数据, 用数学公式重建出的断层图像,图像清晰没有重叠。X-CT是运用扫描并采集投影的物理技术,以测 定Ⅹ射线在人体内的衰减系数为基础,采用一定的算法,经计算机运算处理,求解出人体组织的衰 减系数值在某剖面上的二维分布矩阵后,再转为图像上的灰度分布,从而实现建立断层解剖图像的 现代医学成像技术 几个基本概念,如图1所示 1)断层:所谓断层,是指根据研究目的把受检体沿某一方向所做的具有一定厚度的薄层, 薄层又称为体层。 2)体素:所谓体素是指在受检体内欲成像的断层表面上,按一定大小和一定坐标人为划分的 很小的体积元。对划分好的体素进行空间位置编码,就形成了具有坐标排序的体素阵列 体素 断层 图1断层与体素 CT成像的本质就是通过数学运算得到每个体素的衰减系数值,从而获取衰减系数在每一个断层 上的分布矩阵。1 实验七 X 射线性质的研究及计算机断层成像 1895 年 11 月，德国科学家伦琴（W. K. Rontgen）在研究阴极射线管中的气体放电现象时，发 现了 X 射线。X 射线发现不久，很快就在医学上有了广泛的应用。1917 年，数学家 J. H. Radon 用数 学原理证明可通过物体的投影集合来重建图像，1963 年美国物理学家 A. M. Cormack 探索出了用 X 射线投影数据重建图像的数学方法。1971 年，英国工程师 G. N. Hounsfield 设计并扫描出第一幅具有 诊断价值的头部 X 射线计算机断层成像（X-ray computed tomography, X-CT）图像，从而宣告世界上 第一台 X-CT 扫描机的研制成功。X-CT 投入使用后在临床上显示出了无可争辩的优越性，并迅速得 到推广。X-CT 机的诞生也被称为是 X 射线影响技术发展史上的一个里程碑，它的应用开辟了医学 影像诊断领域的新时代，被公认为 20 世纪 70 年代重大科技突破。Cormack 和 Hounsfield 一起获得 了 1979 年的诺贝尔生理学或医学奖。 本实验要求初步了解 X-CT 的成像原理，学会测量物体的 X-CT 图像。 实验原理 X-CT 与普通的 X 射线摄影像相比，具有极大的不同，普通 X 射线摄影像是将三维的目标投影 在一个二维的检测平面上，它获得的是多器官的重叠图像；而 X-CT 像是利用多方向的投影数据， 用数学公式重建出的断层图像，图像清晰没有重叠。X-CT 是运用扫描并采集投影的物理技术，以测 定 X 射线在人体内的衰减系数为基础，采用一定的算法，经计算机运算处理，求解出人体组织的衰 减系数值在某剖面上的二维分布矩阵后，再转为图像上的灰度分布，从而实现建立断层解剖图像的 现代医学成像技术。 1、几个基本概念，如图 1 所示： 1) 断层：所谓断层，是指根据研究目的把受检体沿某一方向所做的具有一定厚度的薄层，这 一薄层又称为体层。 2) 体素：所谓体素是指在受检体内欲成像的断层表面上，按一定大小和一定坐标人为划分的 很小的体积元。对划分好的体素进行空间位置编码，就形成了具有坐标排序的体素阵列。 CT 成像的本质就是通过数学运算得到每个体素的衰减系数值，从而获取衰减系数在每一个断层 上的分布矩阵。 图 1 断层与体素