CT扫描的基本原理简介

CT扫描技术的基本原理是在以射线与物质的相互作用的基础上实现的,当X射线射向需要扫描的物体,光子将与扫描物质进行相互作用,射向物质的大部分光子都被物质分散掉,致使射线强度发生衰减,将其衰减的信息收集后利用成像技术转化为最终所需的CT图像。其计算式为

式中　I0——X射线的初始光强,eV/(m2·s);

I——衰减后的光强,eV/(m2·s);

μm——被检测物体的质量吸收系数,cm2/g;

ρ——被检测物质的密度,g/cm3;

x——X射线的穿透长度,cm。

为了方便对X射线的衰减信息的计算,可以利用投影值P来表达I0和I两者的关系,投影值P的方程为

式中　Xi——X射线路径的每段间隔距离,cm;(www.xing528.com)

μi——局部衰减系数。

为了满足扫描图像的精度要求,需要记录足够多的投影值,通常采用360°范围内的扇形束进行测量。根据投影过程中获得的NX个方程,可以计算出N×N阶图像矩阵的N2个未知数,由此得到分布函数μ(x,y)。

CT扫描技术的成像原理为提取被扫描的三维物体中的某一个二维扫描面,对所提取的扫描面进行单独成像,采用这种方法所形成的图像能很好地避免影像重叠现象的发生,以利于提高图像质量。

实际上,CT图像就是根据投影数据求解得到的与被测物质密度有关的分布函数μ(x,y)。建立CT图像的方法多种多样,本节采用卷积反投影的方法建立图像,该方法的计算式为

式中　g(α)——卷积核函数;

μ(x,y)——被检测点上X射线的吸收系数,通常其值被定义为CT数,即H值。在扫描过程中,探测器首先收集X射线的衰减信息,然后对这些信息进行光电转换及模数转换,得到投影数据。最后将这些投影数据按式(3.5)计算后,得到可以反映扫描层上各位置上X射线的吸收系数μ(x,y),这样就形成了数字扫描图像。