PET/CT中CT的剂量与CT图像质量关系的研究

为在保证图像质量的前提下,降低PET/CT中CT扫描部分的辐射剂量提供数据依据。用GEDiscovery ST16型号PET/CT系统,按不同的采集条件扫描CT质量控制模体,测量CT图像的相关性能指标;测量在各种管电流下的加权CT剂量指数,计算不同螺距下的容积CT剂量指数;分析CT图像质量与CT剂量的关系。结果表明:CT图像高对比度分辨力不受CT剂量影响;CT图像的低对比度分辨力随CT剂量增加而提高;CT剂量能影响CT图像的均匀性;CT图像噪声随CT剂量增加而降低,且可用一表达式来表示。得出在保证一定的CT图像质量的条件下,可以适当降低PET/CT检查中CT部分的辐射剂量的结论。     

水模型鉴定PET-CT同机融合图像配准误差

本文是应用水模型模拟PET-CT实际检查检测同机融合图像的配准误差。首先制备含59.2 MBq[氟18]-氟代脱氧葡萄糖的水模型,静置80 min,采集2D PET图像20 min,然后经形态学处理与阈值法得水的CT与PET图像,把两组图像的质心位置经线性回归方程拟合,求配准误差。并用Alignment软件测量CT与PET成像系统配准误差4次。得出水PET图像质心较CT图像在X轴偏移(0.011×层数+0.63)mm;在Y轴质心偏移(0.022×层数+1.35)mm,PET图像须经平移且X轴须旋转(0.06±0.07)、Y轴旋转(0.01±0.08)才能与CT图像配准。所以检查床的负载与分布不影响本PET/CT仪系统的配准校正,测量坐标轴旋转角度的随机误差易使PET与CT配准产生偏差。     

小型静态CT用多焦点X射线源电子束偏转系统研究

第5代全静态电子束CT（EBCT）能在被检测物体、射线源和探测器均处于静止状态下完成CT扫描成像。这种EBCT成像方式既可应用于粉体材料、生物活体样品等易形变物体的CT检测,又可应用于物流包裹、在役管线等的快速CT检测。高精度的电子束偏转系统是静态CT成像多焦点射线源的关键技术之一。本文基于麦克斯韦电磁场相互作用理论,探讨了电子束在均匀磁场、小偏转角、近轴区域内的散焦、畸变及灵敏度特性,研究了影响电子束扫描系统焦点位置重复精度的物理参数及电子束在靶平面上的扫描偏转量与偏转线圈电流的线性关系。并设计、加工制作了一种小型高精度多焦点X射线的电子束偏转扫描系统,实验采用直径0.1 mm标准针规电子束扫描DR投影图像序列,验证了电子束偏转系统有良好的偏转线性,偏转量正比于O点的磁场强度,而与电子束的位置等初始条件无关。实验通过电子束偏转系统控制电子束偏转扫描,获得了熔断式保险管（Ø100 μm）的250个 X 射线视角投影,完成了第5代全静态三维CT重建图像。     

涂硼电离室组合快中子探测器研制及其响应函数

研制了涂硼电离室组合快中子探测器。用外径分别为55、80、130、220、285 mm的5个高密度聚乙烯圆柱体作为快中子的慢化体包裹40 mm×200 mm的涂硼电离室,组合成一种可测量从热中子到十几MeV快中子的圆柱型Bonner探测器。借助Geant4蒙特卡罗方法模拟计算,给出了这种结构Bonner探测器探测系统的响应函数。将圆柱型Bonner探测器放置在标准中子源辐射场中进行了实验测量。在实际辐射场中,高密度聚乙烯圆柱体外径为220 mm时,圆柱型Bonner探测器的灵敏度达8.702×10^-15 A•cm²•s。同时对实验测量值与理论模拟结果进行了比较分析。结果表明,模拟结果与实验值在数据读取误差范围内吻合。     

射线源的定位精度对工业CT图像质量的影响

通过仿真试验,研究了工业CT中射线源的定位精度对CT图像质量的影响,得出了对工业CT系统有参考价值的设计参数,并在实验样机上获得了较好的工业CT图像.     

工业CT工艺参数选择对图像质量的影响

工业CT断层扫描图像质量与CT系统自身的性能有关外,还受检测工艺参数和图像处理方式的影响.最佳的工艺参数选择和图像处理方式不仅能改善图像整体质量,还可以提高细节特征的分辨能力.实验对准直器选择、滤波方式、伪彩色应用等检测工艺参数和图像处理方式作了一定的研究,结合实例给出了工艺参数选择和图像处理应用的方法,为提高工业CT检测人员图像分析能力提供参考和借鉴.     

基于反锐化掩模的辐射图像信息增强算法

大型集装箱检查系统获得的辐射图像对比度都较差,影响视觉效果。因此对其对比度增强处理是非常必要和有意义的。在参考和总结大量对比度增强算法的基础上,提出了将反锐化掩模、自适应非线性滤波以及数学形态学等数字图像处理方法结合起来用于增强辐射图像信息的新算法。在增强辐射图像对比度的同时,尽可能保持了原始图像的边缘细节信息。算法在实际的辐射图像处理中获得了较好的效果。     

剂量、层厚和射线质对CT图像低对比可探测能力的影响研究

在保持其他参数或条件不变的前提下，研究扫描剂量、层厚、管电压对CT图像低对比可探测能力检测结果的影响，为规范开展CT设备质控检测和标准制(修)订提供数据支持。本研究结果建议，CT设备低对比可探测能力检测时扫描剂量CTDI_w应尽量接近50 mGy,最低宜不小于40 mGy;应尽量选择10 mm层厚，最低不宜小于5 mm;单纯管电压对检测结果影响不大，可选择100 kV以上的临床常用管电压。     

工业CT图像的二维几何测量方法研究

为实现对物体内部结构尺寸的无损测量,提出一种基于阈值化边缘提取的工业CT图像几何尺寸的自动测量方法。首先对CT图像进行预处理,然后采用最佳阈值分割方法进行边缘提取,在此基础上实现了对工件的CT图像的几何尺寸的自动测量。实验结果表明:对图像的几何测量达到了一定的精度,基本上满足了可重复性和精确度的要求。同时这种方法对于有伪影的图像,可以有效地减少伪影的影响。     

窄矩形通道两相流动沸腾压降特性实验研究

实验研究了横向均匀和非均匀（多项式和正弦分布）加热条件下垂直矩形通道（2 mm×60 mm×1 000 mm）的沸腾压降特性,实验段为双面加热,有效加热面尺寸为56 mm×700 mm。工作流体为去离子水,通过改变入口压力和流量边界开展不同参数工况下的实验研究。结果表明,两相压降梯度随饱和压力的增加而减小,随质量流速的增加而增大,含气率对两相压降的影响与质量流速有关,横向功率分布形式对流动沸腾压降也有重要影响。基于均匀加热实验数据对现有的两相压降预测模型进行了评价,发现使用等效黏度假设的均相模型极大低估了实验值,且预测结果的分散度较大;分相模型中Müller-Steinhagen和Heck、Li和Wu关系式预测效果最好,平均绝对误差分别为11.8%和12.3%,且大多数预测值在±20%误差带内。本文基于Müller-Steinhagen和Heck关系式形式引入邦德数Bo考虑表面张力的影响,拟合得到新的预测关系式,该关系式对实验数据的预测误差在±8%的误差范围内。     

通道尺寸对竖直向上气-水两相流流型影响实验研究

本文以空气和水为工质,对竖直向上矩形通道(40 mm×1.41 mm,40 mm×10 mm)和圆形通道(D=25 mm)内的两相流流型特性进行了可视化研究。气液两相的表观速度分别为：0.03～24.71 m/s和0.03～3.73 m/s。3个实验段内均出现了泡状流、弹状流、搅混流和环状流4种流型,40 mm×10 mm和圆形通道中流型特征较为接近,与40 mm×1.41 mm通道中流型相比存在明显差别。此外,绘制出了3种通道详细的流型图。对比结果显示,矩形通道窄边宽度对流型转变有显著的影响,随着矩形通道窄边宽度的增加,其流型转变边界更加趋近于圆形通道。     

The YAP camera: an accurate gamma camera particularly suitable fornew radiopharmaceuticals research

The YAP Camera represents refined research instrument in nuclear medicine and pharmacology because of its overall detection efficiency comparable to an Anger Camera and its submillimeter intrinsic spatial resolution. The YAP Camera consists of a YAP:Ce multicrystal matrix, whose pillars dimensions are 0.6 mm×0.6 mm×10 mm, optically coupled with a position sensitive PMT Hamamatsu R2486 and furnished with a parallel hole lead collimator 20 mm thick with holes diameter of 0.5 mm and septa of 0.15 mm. At this stage it is a miniature camera, with a field of view (FOV) of 40 mm×40 mm and a total spatial resolution of 1.0-1.2 mm, currently used for radiotracers studies on small biological specimens. A detailed analysis of the detector position linearity and energy responses are presented in this work. The intrinsic spatial resolution is studied with three different single hole collimators (1.0, 0.3, and 0.2 mm), and a theoretical equation is presented. Three different parallel hole collimators are tested to evaluate the optimal hole and septa dimensions. Finally, it is demonstrated that two correction procedures are capable of recovering the image spatial homogeneity and of removing the statistical noise. Some phantom images show the importance of the small-field YAP Camera in the radiopharmacological research     

竖直小通道内弹状流气弹长度的计算模型

针对小通道内弹状流建立了气弹长度计算模型,并结合实验研究,对模型进行验证。可视化实验以空气和水为工质,矩形通道截面尺寸为3.25 mm×43 mm,分气、液相Re范围分别为62~360和1255~3707。结果显示,模型的预测值与实验数据具有较好的一致性,平均绝对误差为26.8%。此外,将Mishima和Cheng等的实验数据与计算模型进行对比,实验段包括矩形通道（40 mm×1.07 mm,40 mm×2.45 mm）和圆形通道（D_e=4 mm）,平均绝对误差为34.9%,说明计算模型具有较好的适用性。     

基于漂移流模型的矩形通道内泡状流-弹状流转变准则

以空气和水为工质,对竖直向上矩形通道(40 mm×1.41 mm,40 mm×10 mm)两相流流型特性进行了可视化研究。气液相表观速度分别为0.01~0.59 m/s和0.02~3.72 m/s。基于3个经典的泡状流向弹状流转变准则,考虑矩形通道的尺寸效应,导出了泡状流向弹状流转变时的临界空泡份额为0.23。以窄边宽度2.5 mm为界,将矩形通道分为小通道和常规通道两类,对泡状流向弹状流转变准则进行修正,修正准则能很好地预测实验值。为进一步验证修正准则的准确性和适用性,将修正准则与Mishima、Wilmarth和Sadatomi等的实验数据进行了对比,结果显示修正准则同样具有较好的预测效果。     

窄空间内受限空泡演化特征的可视化实验研究

对窄空间内自然对流条件下的沸腾空泡演化行为进行了可视化实验研究。液相工质为去离子水,实验段采用聚碳酸酯材料,窄小空间尺寸为2 mm×10 mm×250 mm。加热片采用FTO导电玻璃,从而实现从汽泡底部观察其生长特性。本文得到了不同热流密度下的汽泡生长特性曲线,发现在汽泡生长过程中,其长度与宽度的变化均符合指数规律,且长宽比在生长末期在一个固定值附近波动。汽泡生长速度随热流密度的变化不呈线性关系,受多种因素共同影响。同时,还分析了窄空间流道内汽泡聚合过程的受限界面演化特性。     

Experimental Study on Two-phase Flow Boiling Pressure Drop Characteristics in Narrow Rectangular Channel

The flow boiling pressure drop characteristics of a vertical rectangular channel (2 mm×60 mm×1 000 mm) were studied under transverse uniform and non uniform heating. The test section was double-sided heating with an effective heating area of 56 mm×700 mm. Three kinds of heating power distributions (uniform, polynomial and sinusoidal) were selected, and the working fluid was deionized water. A wide range of operating conditions was obtained by varying the inlet pressure and mass flux. The results show that the pressure drop gradient decreases with the increase of saturation pressure and increases with mass flux. The influence of vapor quality on two-phase pressure drop is related to mass flux, and the transverse power distribution has an important effect on the flow boiling pressure drop. Based on the experimental data of uniform heating, the existing two-phase pressure drop prediction model was evaluated. The homogeneous model using the equivalent viscosity assumption significantly underestimated the experimental values, and the data dispersion is relatively large. The Müller-Steinhagen and Heck and Li and Wu formulas are found to be the best with mean absolute errors of 11.8% and 12.3%, and most of predicted values are within ±20% error band. In this study, a new correlation based on the form of Müller-Steinhagen and Heck formula was proposed, and the Bond number Bo was introduced to consider the effect of surface tension. The prediction error of the new correlation for experimental data is within 8% error band.     

矩形通道内气水两相流摩擦阻力计算模型

常压下以空气和去离子水为工质,对横截面为1.41 mm×40 mm和3 mm×40 mm的竖直矩形通道内两相流动阻力特性进行了实验研究。利用获得的764组实验数据,对11种典型两相流摩擦阻力计算模型进行评价。结果表明：Lee-Lee模型整体预测精度最高,但在分液相雷诺数较小（Re_l<600）和较大（Re_l>8 700）区域,与实验值符合较差;在分液相紊流区(Re_l≥2 000) Chisholm B模型适用性较好,对于两实验段预测值与实验值绝对平均误差分别为6.13%和6.43%,但在分液相层流区(Re_l<2 000)其预测值与实验值偏差较大。根据压降特性提出修正两相动力黏度,并针对分液相层流区提出修正计算关系式,其预测值与实验值符合较好。     

Hybrid direct conversion detectors for digital mammography

Hybrid pixel detector arrays that convert X-rays directly into charge signals are under development at NOVA for application to digital mammography. This technology also has wide application possibilities in other fields of radiology and in industrial imaging for applications in nondestructive evaluation and inspection. These detectors have potentially superior properties compared to either emulsion based film, which has nonlinear response to X-rays, or phosphor-based detectors in which there is an intermediate step of X-ray to light photon conversion. Potential advantages of direct conversion detectors are high quantum efficiencies (QE) of 98% or higher (for 0.3 mm thick CdZnTe detector with 20 keV X-rays), improved contrast, high sensitivity and low intrinsic noise. These factors are expected to contribute to high detective quantum efficiency (DQE). The prototype hybrid pixel detector developed has 50×50 microns pixel size, and is designed to have linear response to X-rays, and can support a dynamic range of 14 bits. Modulation Transfer Function (MTF) is measured on a l-mm silicon detector system where 10% or better modulations are obtained at 10 lp/mm spatial frequency. Preliminary DQE measurements of the same system yields a value of 55% at zero spatial frequency. Here, the authors report data of their first full size prototype readout ASIC chips hybridized with both silicon and CdZnTe detector arrays and present initial MTF and DQE measurement results as well as some test images