轨道振动和探测器倾斜对锥束CT的影响

论文摘要

在实际的CT应用中,由于机械加工、机械磨损等原因,CT系统的扫描光源和探测器位置会发生偏差,因此在CT校正工作中,必须考虑这两种偏差对CT的影响。本文研究的主要目的是：通过模拟三维锥束CT扫描轨道振动、探测器倾斜,找出不同干扰状态下重建图像伪影的规律,同时将干扰控制在一定的范围内,使系统的空间分辨率变化不大,实验过程主要分为三步。首先,实验采用半径为2.0mm的一系列小球作为模型,观察重建图像的伪影。观察结果表明：在椭圆轨道扫描状态下,重建图像出现拖尾现象；在余弦函数调制圆轨道扫描状态下,重建图像边界发散；在探测器倾斜状态下,重建图像边缘出现环状伪影。其次,通过微点模具法,采用半径为0.6mm的小球作为模型,观察到在三种不同状态下,随着干扰的增强,小球形状发生改变,同时模糊程度增强。最后,以半径为1.2mm的小球作为模型,通过边缘模糊迭代法和求导数法来计算系统的PSF(点扩散函数)值,通过比较PSF值得知：探测器倾斜对系统空间分辨率的影响最大,椭圆轨道扫描次之,余弦函数调制圆轨道影响较小。实验结果表明,存在干扰情况的重建图像伪影是有规律可循的,这些规律对CT重建图像的校正工作有很大帮助,通过比较不同干扰状态下系统的PSF值,可以把干扰控制在一定的范围；对于系统PSF的计算,在二维PSF基础上我们又研究了三维局部PSF的计算；理论表明,求导数法简单而且精度较高,对较大规模数据的计算比较适用,因此本文的研究结果有比较广泛的应用前景。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 CT扫描机的发展
• 第2章 CT理论基础
• 2.1 X射线的物理基础
• 2.2 线积分的测量和数据调整
• 2.3 正弦图
• 2.4 图像重建的几种方法
• 2.5 傅立叶切片定理
• 2.6 滤波反投影算法
• 第3章 CT图像重建
• 3.1 平行光束重建
• 3.2 扇形束等角采样重建
• 3.3 扇形束等距采样重建
• 3.4 锥形束重建
• 3.5 计算机的实现
• 3.6 投影数据的产生
• 第4章 系统的空间分辨率
• 4.1 空间分辨率
• 4.2 CBCT系统局部三维PSF
• 4.3 三维PSF的测量方法
• 第5章 超网格方法在PSF中的应用
• 5.1 超网格锥束重建
• 5.2 超网格重建方法在PSF中的应用
• 第6章 CBCT系统的机械不稳定性研究
• 6.1 锥束CT的机械不稳定性
• 6.2 实验设置
• 6.3 仿真实验
• 6.3.1 干扰状态下大球重建结果
• 6.3.2 干扰状态下微点模具法重建结果
• 6.3.3 无干扰状态下系统PSF的计算
• 6.3.4 干扰状态下PSF的计算
• 6.4 分析和讨论
• 第7章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文