基于滑动衰减板的CBCT系统中的散射校正方法研究

发布时间：2017-05-24 21:18

  本文关键词：基于滑动衰减板的CBCT系统中的散射校正方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着X射线断层影像技术在临床应用中的不断普及,物体的成像速度及精度之间的矛盾逐渐凸显。在先进的X射线成像系统中,多采用锥束射线源及大面积的探测板,因此螺旋锥束计算机断层影像技术(Cone-Beam Computed Tomography,CBCT)成为了目前研究的热点。然而,当X射线穿过成像物体时,将会发生一系列的散射过程,从而影响探测板上的投影数据的准确性。当前广泛采用的CBCT技术中大面积的射线照射范围加剧了这一物理过程对投影数据的影响,而这之后的重建过程更是将这一影响放大开来,使得成像物体的精度大幅降低。因此,对CBCT系统进行散射校正是对成像物体进行图像重建之前所必要的步骤。为了能够有效去除投影数据中的散射信号,本文采用了临床可用的衰减板滤除散射信号的方法,在此基础上提出了基于球面衰减板的散射校正方法,该方法中,球面衰减板是球心位于射线源点、球面均匀排布铅条的衰减板。并且,本文在计算散射估计过程中,采用了滑动衰减板技术,达到一次曝光便可以获得两幅互补投影数据的目的。在基于衰减板的散射校正方法中,本文首先采用射线追踪法对成像物体进行三维分割,计算每条射线的衰减程度,得到投影数据;在模拟散射发生过程中,本文结合射线追踪法及概率模型模拟射线在成像物体中的散射,得出探测板上的散射数据。随后,通过在成像物体与探测板之间插入衰减板的方法,计算得到衰减板上铅条区域对应的散射信号分布,通过引入滑动衰减板技术,计算得到整个探测板上的散射估计;之后,对散射数据及混合数据进行像素补齐,将散射数据从混合数据中滤除,便得到了散射校正之后的、可用于重建的投影数据;最后,通过K算法重建投影数据得到三维层析图像。本课题分别采用滑动平面衰减板与提出的滑动球面衰减板对同一幅三维图像进行了散射校正,重建之后的结果显示:由于平面衰减板铅条对射线的衰减程度不一,导致重建图像出现伪影。而球面衰减板对射线衰减程度相同,因此没有伪影出现。本课题还比较了铅条与方形铅块对散射校正效果的影响,实验结果显示:由于铅条弱化了射线衰减不一致的影响,重建图像的质量优于采用铅块进行散射校正的重建图像质量。
【关键词】：散射校正 衰减板 CBCT 射线追踪法
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP391.41;R814
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.2.1 国外研究现状10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 课题研究的目的和意义11-12
• 1.4 主要研究内容12-13
• 第2章 CT系统中的散射13-20
• 2.1 CT系统中的散射13-18
• 2.1.1 X射线衰减以及比尔-朗伯定律13-14
• 2.1.2 光电效应14-15
• 2.1.3 瑞利散射15-16
• 2.1.4 康普顿散射16-18
• 2.2 CT系统中散射分布的低频特性18-19
• 2.3 本章小结19-20
• 第3章 基于滑动衰减板的CBCT中的散射校正20-32
• 3.1 CBCT中散射校正的基本流程20-21
• 3.1.1 基于图像的散射校正技术20
• 3.1.2 基于投影的散射校正方法20-21
• 3.1.3 混合校正方法21
• 3.2 CBCT系统中的散射校正技术21-25
• 3.2.1 预处理方法21-23
• 3.2.2 后处理方法23-25
• 3.3 基于滑动衰减板的CBCT散射校正方法25-31
• 3.3.1 整体校正流程25-26
• 3.3.2 基于滑动衰减板的散射校正流程26-28
• 3.3.3 射线源及探测板28-29
• 3.3.4 滑动衰减板29-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 衰减板对射线衰减及散射估计32-42
• 4.1 平面衰减板32-35
• 4.1.1 平面衰减板的定义32-33
• 4.1.2 平面衰减板对射线的衰减33-35
• 4.2 球面衰减板35-40
• 4.2.1 球面衰减板的定义35-37
• 4.2.2 球面衰减板对射线的衰减37-40
• 4.3 散射估计40-41
• 4.3.1 平面衰减板40
• 4.3.2 球面衰减板40-41
• 4.4 像素补齐41
• 4.5 本章小结41-42
• 第5章 实验数据获取及结果分析42-52
• 5.1 投影数据及散射数据获取42-47
• 5.1.1 射线追踪法42-45
• 5.1.3 初始信号以及散射信号的产生45-47
• 5.2 实验结果及分析47-51
• 5.2.1 平面衰减板实验结果以及分析48-49
• 5.2.2 球面衰减板实验结果以及分析49-50
• 5.2.3 方形铅块平面衰减板实验结果50-51
• 5.2.4 实验结果对比分析51
• 5.3 本章小结51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-57
• 致谢57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 胡栋材;陈浩;张定华;;基于平板探测器的锥束CT散射校正方法[J];CT理论与应用研究;2009年01期

2 谢世朋;罗立民;;基于衰减板的锥束CT散射校正[J];电子学报;2011年07期

  本文关键词：基于滑动衰减板的CBCT系统中的散射校正方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：392004