医学成像技术(2)-学习笔记

课程资料

教材：黄力宇教授所著《医学成像的基本原理》（电子工业出版社）
视频：西安电子科技大学贾广老师 医学成像技术100知识点大全

X光产生

控制系统Control panel控制一个高压产生系统High voltage generator，将220V交流电生成几千上万伏的直流高压，然后连接到X光管，通过X光管产生X光，之后用X光来照射病人。
X光的能量要很稳定，不能忽明忽灭，剂量一会大一会小，造成图片不稳定。

给阴极加电流后加热，释放出电子。首先电子通过钨丝释放，经过几万伏高压对电子进行加速，让电子从阴极到阳极，用靶子让电子停止。最后进行能量转换，转换为X光。这部分对应教材P21-P22。

灯丝电流filament current，流过灯丝的电流，但不一定被拉向阳极。

管电流tube current，由阴极被拉向阳极的电子数。

X射线管管电流多以毫安来度量，个电子 。

轫致辐射Bremsstrahlung，又称刹车辐射。高速电子在目标靶材料里速度降下来，99%转化成热，少部分转化成X光。

光子的能量和光子的个数是呈线性衰减的过程，能量越高，光子数量越少。

X光子能量谱中的曲线是实际观测到的真正从X光管里出来的X光。小于10Kev（电子伏）的软X光都会被玻璃等材料吸收掉，低能量的X光都被滤掉。尖峰代表的是标识辐射Characteristic X-ray，电子把K层和L层电子敲掉，形成一定的空位，外面电子填补空位时发射出来的X光，此时X光的能量是K层和L层结合能的差。

CT图像重建

Tomographic reconstruction steps:
1)Acquiring CT projections (views)
2)Converting detector signal to line integrals
3)Reconstruction
Preprocessing;
Simple backprojection; 直接反投影
Filtered backprojection;滤波反投影
Fourier-based reconstruction;
Iterative reconstrution.

公式5.1中的的获取方式：
1)将病人移出，检测信号X光穿过真空没有任何衰减和吸收的的射线强度;
2)用病人边上，没经过病人人体的X光和检测仪来做标记和校正。
因此求得没有经过病人，即到达病人之前光子的个数。

已知的是探测板上面从不同角度view检测到的信号。

Simple backprojection 直接反投影
在数学上是错误的，会产生模糊，也即是星状伪影或者星状伪迹。

严格的数学意义上，Filtered backprojection滤波反投影才正确
CT reconstruction with filtered backprojection通过做卷积，使边界更加鲜明sharp。本来在检测板上面的边界不明显，先进行增强，再做反投影，就和实际测量基本一致了。

CT reconstruction filters
Lak filter; 无限线性增加，更多看到的是小点即高频分量，真正的图像没有严格体现
shepp-Logan filter; 将高频的权重不再无限放大，得到较好的图像
Hamming filter. 在一定频率处有最大值，而对于最高频分量权重为0，使图像平滑，将高频分量变模糊。

Iterative Reconstruction 迭代重建
1)Start with a guess, a constant image;先假设原始图
2)Forward projections;
3)Compare with measured projections; 和真实测量比较
4)Difference is the error matrix; 计算差值
5)Update the next iteration of the image to reduce the error matrix; 修正

CT fluoroscopy 动态造影成像
每个60度得到一套图，1秒360度可以得到6套图，转圈动态扫描。用60度做重建，可以快速捕捉的动态过程。