一种广角扇束扫描γ射线工业CT实验仪

一种用于大学物理教学的广角扇束扫描γ射线工业CT实验仪已研制完成.通过实验可使学生了解和掌握CT基本理论、CT扫描数据采集过程、图像重建等知识.该仪器系统包括一个活度为7.4×108Bq的137Cs同位素放射源、五通道塑料闪烁体+光电倍增管"探测系统、一台计算机和一套图像重建处理软件.机械运动控制、数据采集软件用Visual C++开发,CT图像重建可使用系统提供的软件也可以由学生使用MATLAB 编程.     

不同强度射线源工业CT扫描参数优化研究

以含有不同强度射线源的高精度工业CT设备为研究对象,开展了投影数K与每个角度投影测量次数M等扫描参数优化配置的研究。建立了Matlab扇束CT仿真平台,基于不同扫描参数,模拟了不同射线强度下的CT投影与重建仿真,并采用人眼主观评价及CT重建图像客观评价相结合的方法对仿真图像质量进行了评估,给出了在限定检测时间条件下的扫描参数K、M优化配置准则及相应计算公式。在包含X光机和⁶⁰Co两种不同射线源的高精度工业CT设备上开展了锥束CT验证试验,试验结果表明,CT扫描参数优化方法及公式可行有效,为高精度工业CT检测设备的优化使用提供了一种技术手段。     

用Monte Carlo方法模拟设计工业CT探测器

为了用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法设计工业ＣＴ探测器，我们开发了通用程序ＧＥＰＭＣ。该程序模拟了γ光子，次级电子和荧光光子的输运过程，主要的计算结果有ＣＴ阵列探测器的γ输出谱，积分荧光输出，探测效率和探测器之间的串扰（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）在实验方面，我们测量了不同尺寸单块晶体的γ能谱，其谱形与模拟计算的相符合。     

加强护理仪器的研究与开发

本文叙述了护理仪器的现状,护理工作在治疗中不可缺少的重要组成部分,在放射性同位素治疗中显得更为突出,本文对护理仪器的研究与开发提出了希望。     

通用数控平台下的工业CT运动控制技术

针对目前工业CT扫描方式多、速度快,对运动位置与数据采集同步控制精度要求高的特点,提出了一种用高精度多轴数控系统来实现工业CT运动控制的技术,研究了二代、三代CT扫描运动的控制方法,实现了扫描参数的灵活设置与网络控制.通过对实际的二、三代扫描过程的仿真,旋转轴的控制精度达到0.001°,直线轴的控制精度达到0.002 ...     

工业CT用X射线机射线强度分布研究

X射线机是工业CT中使用最广泛的X射线源,但因阳极效应以及自身结构的限制,其射线强度空间分布不均匀,系统的研究和测量其射线强度分布对于实际应用十分必要。利用Cs I(Tl)光电二极管探测器测量了射线强度在不同轴线上随角度的分布,给出了理论分析,并与蒙特卡罗法计算结果做了对比,提出了"展宽效应",解释了边界射线强度分布展宽的现象。比较了大、小焦点射线强度分布的情况,给出了其在阴极末端出现差异的原因。结合其在竖直方向的射线强度分布以及对称性,给出了X射线强度的二维分布。结果表明,在张角20°(10°+10°)的范围内,射线强度分布均匀(最大相对偏差4.59%),张角越大均匀性越差,在阴极端边界射线分布出现外延。     

工业CT的散射研究

X射线散射的存在严重影响了工业CT系统的性能．物体内部密度锐变区域的散射将可能引起重建图像严重的高频伪影,从而影响缺陷的检测,理论计算了不同材料交界面处的X射线散射引起的投影数据偏差的强度及分布,并通过Monte Carlo方法作了验证．在此基础上,简单分析了散射引起的伪影的表现形式。     

基于多周循环步进式插值扫描轨迹的工业CT柔性检测技术研究

为了在一次CT检测过程中同时实现被检工件的精细检测与内部缺陷快速发现的两种检测需求,提出了一种新型CT检测方案。该方案将一种改进的圆形CT投影扫描轨迹与不完全投影插值算法有效融合,实现了投影采集与最优图像实时重建的同步进行。为验证该技术的可行性,设计了相应的扇束CT仿真平台及试验模体,仿真试验结果表明,该检测技术在CT扫描过程中可及时发现被检工件的内部缺陷,扫描结束后可获得工件的精细CT图像,有效满足了工业CT用户在多种检测目的之间自由切换的柔性检测需求。     

高能工业CT用4MeV加速器的研制

X射线CT检测技术通过投影重建方法获取被检测物体的数字图像,解决了传统X射线透视成像中影像重叠、密度分辨率低等缺点。ICT（工业CT）是一种重要的无损检测工具,能紧密、准确地再现物体内部的三维立体结构,能定量地提供物体内部的物理、力学特性,如缺陷的位置及尺寸、密度的变化,异型结构的形状及精确尺寸,物体内部的杂质及分布等。     

工业CT教学实验仪图像重建的设计

工业CT教学实验仪被应用于物理和放射医学专业的教学,图像重建是教学实验仪软件的重要组成部分.论文阐述了CT的物理原理和第一代CT重建算法,描述了工业CT教学实验仪的扫描过程;分析了旋转中心偏移的伪影,实现了中心偏移校正方法,设计了图像重建软件,实际应用表明此软件重建图像清晰质量较高.     

头部CT扫描时受检者剂量研究

应用热释光剂量和头部CT剂量监测模体,在日立W-1000型机器上测定了模体中心和距体表1cm处,单层和多层扫描时的剂量分布。给出了单层扫描时,散射线所致剂量与扫描中心距离的拟合方程,分析了用不同积分区间计算CT剂量指数（CTDI）时对结果的影响。为今后进行广泛的CT受检者的剂量监测,推广使用国际电离辐射防护和辐射源安全基本标准（IBSS）推荐的CT受检者剂量指导水平提供统一标准。并对CT剂量监测中一些值得关注的问题进行探讨。     

工业CT中探测器失效伪影的校正

在工业CT的扫描重建过程中，如果出现探测器失效的情况，重建图像中会出现严重的伪影，必须进行校正。如果用插值方法得到失效探测器数据，会引进不真实数据，而只用滤波方法处理图像，则不能完全消除伪影。本文提出了一种用结合中值滤波的Ordered Subsets Convex方法对探测器失效伪影进行校正，在校正速度和质量上都得到了较好的校正效果。     

工业CT技术特点及应用实例

概述了工业CT技术的主要特点及其在无损检测中的应用,介绍了工业CT在缺陷检测、焊缝质量诊断、密度分布表征、结构分析及装配质量检测等方面的应用实例.     

工业CT散射校正方法的研究

在工业CT的扫描重建过程中，散射效应使得重建图像出现模糊，各点灰度值同实际物体的吸收系数之间出现偏差，需要进行校正。如果采用一般的卷积方法，则需要迭代多次才能收敛，所以在校正时间上不能达到要求。采用一种结合散射模型的Ordered Subsets Convex方法对散射效果进行校正，在校正速度和质量上都得到了很好的结果。     

Filter-based energy-resolved X-ray computed tomography with a clinical imager

Filter-based energy-resolved X-ray computed tomography (CT) is an approach for implementing energy-resolved CT imaging using a flat-panel-detector-based cone-beam system. In this study, we performed experiments with a 20-cm-diameter phantom on a clinical X-ray imager. The material density results showed good agreement with the ideal values. We also propose an improved method for obtaining the detector response function and the X-ray spectrum, which requires fewer measurements and will be practical for future clinical use. Issues such as scatter and image noise remain to be addressed.     

Measurement of effective atomic numbers using energy-resolved computed tomography

For ion radiation therapy, the measurement of effective atomic numbers, Z_eff, is necessary to know the material distribution in a human body; the range of ions entering the human body is influenced by the material distribution along their paths. Z_eff, however, cannot be measured at hospitals because monochromatic X-rays with different energies are necessary and are used only at synchrotron facilities. To make Z_eff measurements at hand, we propose energy-resolved computed tomography (CT) using a “transXend detector”. By assigning two narrow energy ranges in the unfolding process of the data obtained by the transXend detector, Z_eff for acrylic and aluminum can be estimated by energy-resolved CT. The estimated Z_eff are compared with those obtained by dual-energy and monochromatic X-ray CT.     

基于锥形束CT图像的肿瘤放疗计划剂量计算可行性分析

随机选取40例(头颈部组、胸部组、腹部组、盆腔组各10例)不同部位的Rapid Arc病例,首先导出所有病例首次治疗时位置验证产生的锥形束电子计算机断层扫描(Cone-beam computed tomography,CBCT)原始投影文件,用自行开发的锥形束CT图像处理工具(Cone-beam CT imaging toolkit,CITK)对CBCT投影进行散射校准并三维重建为0.5 cm层厚的断层CBCT图像;然后用Eclipse软件将计划CT图像与该病例对应的CBCT图像进行配准并将计划CT上勾画的靶区等结构映射到CBCT图像上保存;接着用相同的处方剂量和优化条件设计放疗计划,采用各自的HU-ED标定曲线进行剂量计算后生成剂量体积直方图(Dose volume histogram,DVH)并导出;最后计算所有DVH的剂量分布指数(Dose distribution index,DDI)值,用配对t检验分析两种方法的结果是否存在差异。结果显示,4组病例中只有胸部组病例有统计学差异(t=2.284,p0.05),其余组病例均无统计学差异(p0.05)。实验结果提示,在对CBCT图像进行有效的散射校准并标定对应的HU-ED曲线后,其可用于肿瘤放疗计划的剂量计算。     

A low-noise current-sensitive preamplifier for X-ray computed tomography with applying a charge-sensitive preamplifier

ABSTRACT

A low-noise current-sensitive preamplifier was developed for aiming low-dose X-ray computed tomography with applying a charge-sensitive preamplifier. We compared the number of X-ray photons needed for current measurement with the new preamplifier with that needed with a conventional preamplifier. Also, the dose rates for above conditions were measured by a commercial dose rate meter. Results show that the new preamplifier reduced the number of X-ray photons needed by two orders of magnitude compared with the conventional one.     

Energy-resolved computed tomography measurements of iron solution and adipose as a simulation for estimating the iron concentration in the human liver

To measure the iron concentration in the human liver, which comprises soft tissue and adipose as well as iron, energy-resolved computed tomography (CT) is applied using a transXend detector. The transXend detector measures X-rays as electric current and gives an energy distribution after analysis. Energy-resolved CT clearly separates iron solution from acrylic, a substitute for soft tissue, whereas conventional current-measurement CT cannot. Using CT values obtained in two different energy ranges, a two-dimensional map of iron, adipose and soft tissue is plotted. With this map, the components in the liver can be identified.     

A simulation study on the influence of scattered X-rays in energy-resolved computed tomography

In computed tomography (CT), scattered X-rays are known to cause image quality degradation including low contrast and poor uniformity. Energy-resolved CT (ERCT) is a specialized imaging method that utilizes the measured energy distribution and intensity of detected X-rays when creating images. The influence of scatter in ERCT is expected to differ from conventional CT, which only relies on energy (charge) integration during detection. Monte Carlo simulations were performed with different X-ray beam qualities and contrast agents to determine the influence of scatter on ERCT images. The simulation geometry included a 16 cm diameter cylindrical polymethylmethacrylate phantom containing a 1 cm diameter region filled with iodine or gold contrast agent solution at the center. A detector array collected the photon energy, position, and number of scattering. The image contrast and scatter artifact in the simulated ERCT images were compared as a function of photon energy range. Results show that the scatter artifact in ERCT is correlated to energy and is affected by the beam hardness. Care should be taken while obtaining ERCT images in the low-energy region, specifically near the K-edge of iodine.