CT原理与技术（生物医学工程专业）

第一章

1.CT从产生到现在共经历了几代？各自的特性？

第一代CT系统采用平移与旋转相结合的方式进行扫描操作；X射线束经过精确地准直成像为直径接近于铅笔粗细的一条细线；其经过头部后被另一端配置的放射性钠碘（NaI）装置所吸收；CT系统的第一代矩阵尺寸为80×80像素点总数达到6400个；其主要缺点在于 scan time 较长且无法有效消除 image artifacts（伪影）。

二代：通过叠加移动与旋转的方式进行操作，在此基础之上将直线束转换为扇状束，并且每一次扫描时的角度有所提升。从而减少了整体的扫描耗时的同时增加了探测器的数量。其主要缺陷在于未对各射线进行单独聚焦配置这一步骤导致无法充分发挥X射线的能量利用率

第三代：采用旋转变换的扫描方式，在X射线管与探测器组构成为绕患者运动的整体结构下运行，在这种模式下不仅显著降低了扫描时间，在此过程中同时使探测器数量得到显著提升

第四代：固定角度扫描方案 ，布置成圆形阵列的600个探测器 仅X射线管进行旋转操作 ，较大的扇形角束 。其局限性在于 对散射X射线敏感 ，为了减少散射影响而设置扇形滤材 造成空间利用率降低 ，增加了整体照射剂量

第五代：该X射线管为一种大型专用电子束扫描X射线装置，在两个固定环上各安装有864个探测器。该装置采用双列探测器阵列收集数据，并能通过偏转线圈调节电子束的方向。该装置的工作原理是利用电子枪发射电子束进行聚焦后沿圆形路径连续照射四个平行放置的钨靶环面实现旋转式输出，在每次运行中可完成对四个不同层的空间成像采集，并通过先进的图像处理系统获取八个独立的空间断层图像。该系统具有优异的时间分辨率特性，并能在有效时间内减少运动模糊现象的发生程度的同时提高造影剂的使用效率以及支持动态成像研究

2.CT的优点和局限性？

(1)真正的断面图像

CT成像系统通过X线准直系统的准直作用下可获得无层面组织结构干扰的理想横断面影像。相较于传统X线体层摄影技术, CT成像系统所得横断面图像具有厚度精确、明锐度高以及对比度良好的特点,能够有效消除非层面结构的影响。此外, CT扫描所获取的标准横断面影像经过计算机软件整合后,不仅能够提供冠状面和矢状面上的二维断面图像是一个关键点

(2)密度分辨率高

除了磁共振成像（MRI）之外，在影像诊断技术中CT（computed tomography）在密度分辨率方面表现最为出色。具体原因包括以下几点：首先，在CT设备中采用精确的主轴对齐方式以及有效地减少散射辐射；其次配备高性能探测系统；最后借助计算机辅助系统实现灰度级精细控制以满足临床诊断需求的不同层次要求。通常而言CT设备的空间分辨率是常规X线诊断技术约20倍

(3)可作定量分析

CT检查可以通过现代CT技术手段进行各组织的X射线吸收衰减值的精确测定。经过详细的数学计算和分析处理后，则可实现定量分析的结果。

(4)可利用计算机作各种图像处理

通过现代计算机技术和特定的图像分析软件进行病灶形态及结构分析；利用螺旋扫描技术生成高精度的空间立体影像以及多个平面断层 slice images。

CT检查尽管显著提升了诊断图像的密度分辨率，在应用过程中也存在多种因素导致其局限性与不足。

第一，在CT扫描设备中，并未实现超越常规X线检查的极限分辨率值。通常情况下，在使用中等档位CT设备时其极限分辨率为约10LP/cm左右，在采用较高档位设备时其极限分辨率达到14LP/cm或更高程度。对于传统的增感底片摄影技术而言，在常规条件下其图像分辨率为7~10LP/cm区间；而在无底片单面药叶装置摄影技术下，则能实现高达30LP/cm以上的超高等级图像分辨能力。

尽管尽管虽然虽然尽管尽管****尽管虽然后果是什么呢？

第三，在定位与定性分析方面存在一定的局限性，在体内病变尺寸小于1厘米的情况下常常出现误诊现象，在定量分析中则会受到病变位置、大小、性质等多种因素的影响，并且还受到病程长短以及患者体型等其他情况的影响

第四，在CT成像中基本上只能反映解剖学信息这一方面的情况，并未提供任何脏器功能或生化数据的具体信息。当体内某些特定的病理变化使其X射线吸收特性与周围正常组织的高度相似时，则难以被CT所探测到；或者当这些病理变化尚未引起足够明显的器官效应时，则CT同样无法发挥作用。

第五章指出，在硬件架构的限制下, CT检查仅能执行横断层扫描操作.即便机架能够倾斜一定角度,也只能算是倾斜状态下的横断层切片.而通过图像后处理技术生成的其他断层切片图,其图像质量因此有所下降.

3.CT的发明者？

Hounsfield

4.CT成像原理是基于什么定理？

朗伯比尔定律、雷登变换

5.线性衰减系数μ的概念（组成有几部分）？CT值的概念？（给出衰减系数，计算Ct值）

其线性吸收系数为：当X射线穿透物体时，会受到三种过程的影响：相干散射、光电效应以及康普顿效应。依据朗伯-比尔定律可计算出每个体素对应的吸收系数值

CT值：相对于水的衰减系数计算出来的衰减系数，公式：CT值 = （μ物-μ水）x1000/μ水

6.像素和体素的概念和计算方法？

FOV表示扫描期间所覆盖的区域范围，在图像处理中由FOV与矩阵共同决定了像素尺寸：其中 pixels = FOV / matrix dimensions

因为人体各部分的密度分布不均，在实际操作中常将其分割成多个小块。这些被分割成无数个密度均匀的小立方体重称为体索。每个体索构成了CT图像的基础单元。每个体索的体积等于像素乘以层厚

7.窗宽和窗位的概念和应用？

通常情况下

使用较小尺寸的小窗口能显著提升图像的空间对比度。其原因在于通过较大的灰度差值实现了较窄的空间灰度分布。较大尺寸的小窗口导致较低的空间对比度但提供了更广的画面范围特别适合于空间对比度较高的场景（如骨骼与软组织）。

CT图像能够分辨体内2000个不同灰阶的密度变化。
CT系统对密度的区分能力远超人类视觉系统的能力。
具体而言，在CT图像中可辨识的人体组织密度差异必须达到125 Hu（即 2000 / 16）。
换言之，在CT图像上人眼可识别的最小密度变化范围为125 Hu。
考虑到人体软组织的CT值通常在20-50 Hu之间波动，
因此当组织间的密度差异小于125 Hu时，
人眼将无法区分其差异。
为充分利用CT的优势，
必须采用分步观察的方法，
这种分步观察的方式被称为"窗宽"。
窗宽定义为CT图像所呈现的组织结构密度范围，
在此范围内，
按密度高低将组织划分为16个灰阶供对比分析。
例如，
若选择一个100 Hu 的窗宽，
则人眼可识别出间隔约6.25 Hu（即 100 / 16）的不同密度组织类型。
由此可见，
窗宽的选择直接影响着图像的空间分辨率和对比度：
窄窗口适合观察组织内部细微结构（如脑部血管）；
而宽窗口则更适合观察器官的整体结构特征（如骨骼与软 tissue）。
根据临床需求选择合适的窗位参数是获得高质量医学影像的关键。

第二章

其工作原理可分为两类：第一类基于电子管的高压放电装置；第二类则采用大功率整流管电路技术。第三代CT主要采用哪种工作原理？螺旋CT及其多层面形式主要采用哪种工作原理？

两种供电模式——脉冲制与间歇制——均能为球管供电；其中第三代设备采用了脉冲制。具体而言，在极短时间内完成一次 X 射线光子的产生过程，并于两个峰值之间间隔期间完成对探测器的稳定性校正。这一机制对于具有漂移特性的探测器具有显著优势。相比之下，在发生器的最大功率要求较低的同时也能有效保护球管。MSCT 则要求 X 射线源持续运转以确保足够的 X 射线能量输出；进而使得其相较于 pulse 型具备更高的适应性

2.在CT数据测量装置中将探测器输出的信号进行预先放大的作用

探测器输出的原始电信号较弱，在此情况下需通过预先放大对信号进行处理以便计算机完成采集、分析与存储任务

由探测器接收信号，经对数压缩使后续电路工作在一个较窄的范围

3.CT球管的作用、类型、基本性能参数？

阴极、阳极、外壳、X射线管防护罩

4.CT探测器的类型？气体探测器和固体探测器的工作原理和特点？

由于探测器的有效性无法仅凭DQE指标得出，并且有用光线同样受到影响, 因此我们提出几何效率定义为探测器有效宽度与失效空间之和的比例, 而总检测效率则为两者相乘的结果.

气体探测器、固体探测器；

气体探测器原理：基于气体电离的工作原理，在射线进入电离室时使气体发生电离，并通过测量电流大小来测定入射X射线的强度值。在电离室内填充高压氩气时，在中心收集电极接收正离子；经过前置放大器放大后将信号传递到数据处理系统中进行分析。其中钨片用于后准直作用；其表面与X射线入射方向一致以避免被测人体产生的散射辐射进入电离室内；

特性：随着压力室深度增加，则工作压力相应增大，并且探测器的效率明显提升；具有较高的温度承受能力和一定的湿度适应性；校准要求较低；响应稳定性好；几何检测效率较高；成本较低且易于获取；工作状态长期稳定且不受余辉干扰；在某些情况下（如...）性能表现优异。在以下方面存在不足：当工作状态处于...时（例如...）， detective quantum efficiency (DQE) 显著降低，在这种情况下即使通过增加工作压力来改善状态也难以取得理想效果

固体探测器的工作原理是通过光电倍增管将短暂的闪烁信号转化为持续的电信号，并通过后续电路将其放大并进行存储处理。为了实现检测功能通常会将发光体如闪烁晶体与光电倍增管相结合使用。这种探测器因其较高的探测效率较短的分辨时间和较高的性价比在实际应用中得到了广泛应用

4.滤过器和准直器的类型和作用？

前准直器（用于调节线束宽度以适应人体平行方向），后准直器（用于消除散色干扰并保证射束一致性），前后两组准直器必须精确配准以避免条形伪影的出现，在多模态显微断层扫描技术（MSCT）中准直器的应用

5. 用流程图的形式来展示螺旋CT成像的过程，并详细说明每个步骤中设备完成的功能及这些主要功能都由哪些关键部件执行。

探测器：将X射线转化为电信号输出

前置放大器：由探测装置接收信号后，并采用分压处理使后续电路仅在较小的工作范围内运行。

积分器：积分器接在放大器之后测量每个角度下的光子总和

模数转换器：将连续时域的模拟信号转换为离散的数字信号

数据传输：将数字信号传输至计算机进行重建存储

6.与X射线管相关的伪影有哪些？与探测器相关的伪影有哪些？

与X射线管相关的伪影：球管老化引起的不规则伪影

与探测器之间相关的伪影：通道之间的波动也可导致环形或条形伪影

在固定通道产生的常数误差产生环形或条形伪影

探测器中出现的暗电流现象被称为探测器偏移现象，并不会导致明显的图像伪影；探测器的初始速度会直接影响图像的空间分辨率，在这种情况下可能会出现余晖带来的伪影现象；为了消除余晖带来的伪影问题，则可以在闪烁晶体中掺入特定元素以实现消除效果

补充：参考探测器用于测量入射人体前的原始X射线参数→由于管电压波动导致滤过后的X射线能量存在不一致性变化这会对图像质量产生显著影响从而建议实施参考校正措施

7.螺旋CT滑环的作用？在螺旋CT中滑环有几类？

滑环属于一类重要的电子机械装置，在实际应用中主要由电子传导组件以及接触片构成；它们在旋转过程中形成导电接触，并根据功能需求分为控制环、数据采集模块以及电源调节单元等三个主要部分；

低压滑环采用低压馈电方式进行供电至机架内部，并通过传导设备的操作与控制信号；具备良好的绝缘性能的同时能够保证数据传输稳定性较高；其高压发生器被安装于机架上需满足体积小巧、轻质且功率强劲的要求，并主要采用高频逆变技术实现能量转换功能作为滑环系统的核心组件之一；该装置存在以下不足之处：嵌入式设计导致增加了一定的旋转惯性矩从而限制了扫描速度的提升幅度而较大的工作电流则对集流环的电阻提出了更低的要求

（2）高压环：采用高压馈电技术为球管供电；位于机架外部的高电压滑环位于密封且充有绝缘惰性气体的封闭空间内。优势包括减轻了设备重量、避免了因集流环触发电流导致温度上升的问题以及运行速度更快（能够支持大功率发生器的工作需求）。然而也存在几个主要缺陷：容易引发转动部件与固定部件之间的高电压放电现象、绝缘处理难度较大以及会产生噪声干扰等问题

（3）向探测器输出输入数据的数据环

8.什么是螺距？如何计算？

9.用螺旋扫描的数据为什么要进行插值？常用的插值方法？

螺旋CT扫描的数据采集过程由于受检体不断移动而受到影响，在这种情况下, 所采集的数据并非来自同一个层面(断层), 而是基于容积参数进行测量, 并通过内插法获得截面投影图像. 采用的方法包括线性内插法, 180度内插法以及360度内插法.

10.在剂量和图像质量方面与常规CT相比螺旋扫描有哪些不同？

（1）x射线不同

（2）内涵不同

（3）探测器排列不同

（4）图像重建插值算法不同

（5）螺距定义不同

（6）决定层厚的方式不同（单层面有hi和fi）

（7）成像质量有所差异，在多层CT中时间分辨率较高意味着各层厚度能够非常小。尽管这种情况下造影剂利用效率较高但所使用的剂量相对较大因此在进行多层面CT扫描时通常会采用AEC控制软件以优化参数设置从而避免过高的剂量风险。在这一过程中会产生不同的伪影效果其中较复杂的层次结构会叠加出锥形伪影效果。

11.在MSCT中，层面数与探测器的排数相等吗？排数和层面数有什么区别

在SSCT系统中采用了两种不同的探测器布局方案：一种是旋转式扇形探测器系统（Rotating Sector Detector System），另一种是固定式探测器环系统（Fixed Detector Ring System）。前者的优势在于能够提高射线利用效率并有效抑制散射射线的影响；而后者则通过固体探测器配置实现了更高的几何灵敏度。在MSCT系统中，则采用了第三代固体探测器布局方案（Solid Detector Configuration），其排数与层数存在显著差异性。“排”指Z轴方向上布置的独立探测器数量，“层”则代表在同一横截面上同步采集图像的能力。“多排布局”则是实现“多层次成像”的基础架构

第三章

1.投影和弦图的概念

投影又称”射线和“或”线积分“，公式：

获取不同方向上的投影数据，并将每一个投影对应于一行正弦波数据，在空间域中的一个点经过变换后映射为空间中的一条余弦曲线x=rcos(α-β)

2.phantom概念和应用；radon函数？

S-L体模是CT图像重建领域用于仿真计算的经典头部模型

雷登变换用于求图像的弦图，p(x,y) = ∫f(x,y)dxdy

3.CT中傅里叶切片定理的含义及傅里叶重建方法重建CT图像的具体步骤

（1）每个投影角度下，求取对应的一维傅里叶变换

（2）每一投影都计算一维傅里叶变换

（3）规整二位傅里叶坐标FT平面

（4）通过二维傅里叶逆变换算回图像

傅里叶重建方法的局限性：

在二维频域中，并非所有的点都以矩阵形式排列；为了进行傅里叶逆变换的操作，在处理样本数据时需将其插值至笛卡尔坐标系中。

其估算误差将引起图像强度的变化趋势以及竖直方向上的正弦波纹。

（3）具有挑战性地实现目标重构，在使用逆傅里叶变换时其尺寸与区域-of-interest（ROI）的大小成反比；当处理的小区域非常小时会导致生成的巨大矩阵计算负担过重；

（4）将断层投影实施正交变换所得结果为一维空间性质，在处理物体图像时其逆变换过程具有二维特性。因此必须将所有数据进行存储以便后续完成二维逆变换计算这使得系统硬件需求包括内存规模显著提升同时也会带来运算时间上的延后效应最终制约了实时图像重建技术的实际应用

4.迭代方法的基本思路？如何用迭代重建方法对2x2矩阵进行运算？

(1) 生成初始矩阵 (2) 基于该初始矩阵构建投影 (3) 将被重建物体的投影与其模拟投影进行对比 (4) 当误差达到预期标准时，并结束迭代过程

缺点：一个显著的优点是计算速度较慢；该方法主要用于核医学设备中的图像重建技术以及低剂量CT成像领域

5.反投影法的基本思路？如何用反投影法对2x2矩阵进行运算？

将每次的投影放回矩阵中，并继续取他们的射线和

水平照射/垂直照射/左上斜射/右上斜射

6.CT图像重建相关伪影？

第四章

1.CT剂量和普通X线机剂量分布的特点是什么？各用什么参数表示剂量

普通放射过程中对剂量的接收面积较大；然而，在皮肤入射表面处通常会积累较高的初始浓度；随着从入射点沿着束行方向移动至出射点的位置时；束内总吸收量会逐渐减弱；其中还包括了散射辐射的影响；其衰减曲线类似于指数函数特性；因此，在X光机上通常采用患者的入射面计量值（ESD）来表征束内辐射量；而CT扫描技术之所以具有良好的均匀性优势在于其独特的旋转式探测器设计；此外，在实际应用中受限于材料厚度等因素；单层面CTDI值通常较低；而在实际应用中受限于材料厚度等因素；单层面CTDI值通常较低；多层面CT scan MSAD则能够更好地反映整体情况；与常规检查相比，CT scan属于高风险的操作类型

2.影响CT剂量的主要参数有哪些？并作简要说明

CTDI：在一个单层轴向扫描下剂量剖面线下的积分除以层厚

影响因素：

采用更精细设计的情况下，在层厚上会降低x射线量子抵达探测器的数量。然而，在大多数情况下（除了薄片），CTDI不受准直宽度的影响。为了维持图像质量不变，则mAs产品的剂量必须与其切片厚度成反比。测量身体相同部位时

管电压：管电压增加，剂量增加

光子束流量：光子束流量越大，剂量增加

螺距是指单位长度内相邻螺旋线之间的距离，在采用螺旋扫描模式时（或称螺旋式扫描），MSAD系统必须考虑到当前设置的螺距值。当取值为1时（即间距最小时），这表明各层之间紧密相连但没有重叠区域

旋转角度：对非旋转３６０°，可导致非对称剂量分布，接近X射线一段剂量比较大

其他因素：ｂｒｏｏｋｓ公式

3.目前常用的测量CTDI的方法是？

笔形电离室测量

热释光剂量计法

4.CTDIw的计算方法？

分别计算头模和体膜中的加权CTDI值，并将中心区域与边缘区域的两个指标整合为单一指标，以解决空气CTDI测量上的缺陷。

5. 剂量调制技术指的是什么？它的优势体现在哪些方面？临床中常采用的剂量调节方法有哪些种类？

6.降低CT剂量的主要因素？

自动毫安控制技术：该技术中的参数与给药剂量呈线性关系，并且能够维持恒定的剂量水平。其主要机制是通过减少管电流来实现这一目标

（１）依据病人的形态进行毫安调节，喉部较小，胸腹部较大

（２）依据旋转角度进行毫安调节

（３）依据年龄进行毫安调节

（４）混合调制技术

基于心电调制的剂量降低方法

（1）回顾性心电门控技术其主要临床应用集中在冠脉成像领域，在同步探测受检者心动信号的同时采集了两类不同的数据（超声回声图像和心电图数据）。采集完这两类数据后，在进行图像重建时结合了心电信息完成空间重构。在扫描运行期间持续发出X射线束具有显著的优点即可任意选择一个心动周期进行图像重建且运动伪影现象较小；但存在不足之处即其辐射剂量利用效率相对较低。

（２）前瞻性心电门控：采用非螺旋式扫描程序，在RR时间段内按固定间隔触发扫描过程；随后一个心动周期进行位移操作；接着另一个心动周期完成数据采集；其优势在于能够有效减少了受检者的辐射剂量

基于螺距调剂的剂量降低方法

可变螺距数据采集方式vＨＰ。当执行回顾性心电门控扫描时，在心脏部位应用较密的螺距，在腹部区域则采用较疏的螺距。

基于KV的调制的剂量减少方法：管电压降低可能导致剂量按比例下降，并可能引起成像质量的下降

与设备硬件相关的降低剂量的方法与操作相关的剂量降低方法

（1）通过球管相关技术实现剂量降低的方式：采用偏焦点电子束收集器来减少散射辐射，并提高射线输出效率。

（２）滤过器对降低剂量的作用：吸收低能射线，降低患者接收的剂量

（３）基于动态准直的剂量降低的方法

（４）改进DAS系统降低辐射剂量：减少噪声，提高信噪比

与设备操作相关的降低剂量的方法
（１）对敏感部位的屏蔽

低剂量成像技术

GFRUST等团队采用了非线性的高斯滤波器来进行重建图像的边缘保形处理；在小FOV情况下，则能够采用中值滤波，并并对投影数据实施相应的滤波处理

第五章

1. CT扫描设备的空间分辨率定义为单位距离内能区分的最小结构间隔长度。通常采用模数转换后的采样间隔作为量化标准来表征CT的空间分辨率。主要受X射线能量、管电压、管电流及数字化系统采样频率等因素的影响。为了提升诊断精度，在临床应用中采取哪些措施？

（１）空间分辨力亦称作几何分辨率或高对比度分辨率，则其主要体现是在高对比度情况下区分两个相邻物体间的最小距离。

（２）线对法与调制传输函数法：用于评估系统在不同频率成分下的细节成像能力，在图像再现中捕捉细节，并能在低对比度条件下保持细节的能力。横坐标代表空间频率，在影像中真实反映强度变化所需的空间分辨率

（３）

有效探测体直径、单胞体直径：FID/FDD（焦点至中心距离/中心至检测体距离），当它们减小时，则有效检测口变窄并伴随HCR性能提升

２.像素点大小：矩阵增大，像素点面积减少，HCR提高

3.层数：层数越少，则HCR值更高；然而这会带来更高的噪声水平；同时患者的辐射剂量也会相应上升；当螺距间距增大时；层数增加会导致HCR值下降

4. 取样间距参数：取样间距参数值越大，则信号恢复质量HCR越高；当取样密度达不到香农定理要求时，在频域上会产生干扰性伪影。

５.卷积函数形式对HCR的影响：增强算法

2.线对的含义？MTF的含义？

每厘米可分辨的线对数（从空间域分析，结果较为正确）；

基于频域分析（从频域角度而言），该方法（由于其对数据进行深入挖掘的能力）提供了高度可靠的结果）。在X射线穿透物体的过程中，在影像中真实地描绘出强度变化所需要的最小空间频率间隔被称为MTF（对比度传递函数）。在低频区域中所反映的是成像系统的对比度特性；而高频区域则反映了系统的分辨率特性）。当MTF值较高时，则表明该系统能够较为出色地恢复原始细节信息

3. CT图像密度分辨力的具体意义是什么呢？具体来说, 影响CT图像密度分辨力的主要因素有哪些?

系统的低对比度分辨率体现了系统识别图像中暗区与亮区之间细微差别的能力，在各种断层图像中对评估整体图像质量而言是最关键的技术参数。

如何衡量 CT 图像的空间分辨率？CT 图像的空间分辨率主要来源于数字化设备的技术参数。影响 CT 噪声的空间分辨率的主要因素是患者的位置。测量 CT 噃声的空间分辨率的方法包括空间分辨率评估手段。

量子噪声表现为探测器接收到的光子数量（检测到的光子数量过少），主要源于物质与X射线的作用以及X射线在检测过程中的随机特性。通过提升剂量或优化探测效率来降低量子噪声

电子噪声：探测噪声，旋转部分或电源的波动

计算噪声：数学噪声

标准偏差表示：噪声采用ROI内的标准偏差表示；

影响因素包括剂量大小、层厚度以及受检者体型等几个关键参数。具体而言：

• 剂量大小直接影响探测效果
• 层厚度方面：当层数减少时（即厚度降低），到达探测器的光子数目减少
• 算法选择主要取决于图像的相关性程度
• 受检者体型不同会影响检测结果

采用均匀水模扫描技术对CT介质与CT空气之间的噪声SD/(CT介质-CT空气)进行测量；其中NPS用于表示噪声，在此过程中发现低频部分存在偏差，并实施了两次独立的水模扫描操作以获取更准确的数据

5.CT图像的均匀性测量？

整个扫描区域中心至边缘各点处的CT值变化情况：当采用均匀水模作为图像是评价方法时，在使用NPS作为图像是噪声指标时，则该方法具有良好的抗伪影特性；若图像是存在伪影现象，则会在均匀区域上呈现低频振荡特征；这种低频振荡现象会导致整体NPS测量结果出现偏差；在均匀模态下选取一个100×100像素的正方形区域位于图像中心位置；计算该区域所有像素点处的平均CT值及其标准差；分别从上下左右四个对称方向选取相同的ROI区域，在计算每个方向上的平均CT值后与中心区平均值得最大差异度作为衡量图像均匀性的指标

６.改善HCR的技术方法？

１／４探测器偏置、飞焦点、衰减梳、窗宽窗位

第六章

混淆伪影的形成原因？表现形式和常用的校正方法？

帧混淆伪影:帧采样率不足,图像边缘出现放射性条纹

射线混淆伪影:探测器欠采样,高密度周围出现放射状条纹

校正方法:

第三代CT无法采用接近探测器宽度尺寸的采样方法，在试图降低这一问题的同时提出了第四代CT方案；通过调节时间域内的采样率安排以及优化相邻采样间隔的距离控制策略，在确保满足香农定理的前提下提升了系统性能。

(2) 四分之一探测器偏移（基于位置的校正法）：在预采集的数据前后补充了一个新的样本点，在满足采样定理所需进行的一种双倍取样的方式下避免了频谱混淆现象的发生。然而该方法也存在其局限性：其缺点在于患者的运动会影响其效果，在中央束轴区域以外的位置上实施双采样的方法仅是一种近似手段，并非完全一致。此外还需要注意到的是，在内插数据计算过程中其与其至中心通道的距离存在相关性关系，在这种情况下若距离越大则内插数据所带来的计算误差也会随之增大。

针对上述与位置相关的相关问题, 提出了一种摆动或偏转X射线焦点的方法以实现双采样

为了消除混淆伪影现象,最有效的解决方案是提高采样率以获取更多数据点,然而在硬件资源受限的情况下,为此提出了一种自适应帧合成技术，并通过测量得到的投影值来推算缺失的帧数据。

2.部分容积效应形成伪影形成的原因？表现形式和常用的校正方法？

一个物体仅限于一部分进入单位层厚；使用窄的X射线束进行薄层扫描时应选择较小直径场宽（DFOV）并搭配较大的扫描矩阵

3.射线硬化效应伪影形成原因？表现形式和常用校正方法？（BHA）

根据朗伯-比尔定律的原理来进行CT图像重建,然而，在实际应用中，则假设穿过物质的线束是由单一能量的光子组成的,然而，在现实中，X射线通常是由多个能量范围组成的。

表现形式:

(1)杯状伪影:最典型

(2)带状伪影:主要发生在人体组织结构密度变化较大的区域

(3)条状伪影:注射造影剂

校正方法:

(1) 硬件校正法:滤过器

基于其原理, 双能源校正方法通过技术手段将多能量级的X光分割成窄频谱范围. 该方法采用了分步或同步的方式向人体发射不同能量范围的辐射, 并通过检测装置分别测量各能量层衰减的程度.

(3)线性化校正法

水射线硬化校正法:了解水的吸收特性,重新规划采样投影数据能够消除射线硬化产生的伪影误差

骨射线硬化校正法：生成准备进行水声学校正的初始断层扫描→采用阈值分割技术将原始影像划分为骨骼组织与软组织区域→通过前向投影的方式提取仅包含骨骼结构的信息→计算该前向投影影像数据平方后得到误差型态分布→基于上述误差型态分布进行反向重建得到伪影叠加影像→通过对伪影叠加影像幅度进行调节后减去初始准备图象得到最终校准结果

(4)迭代校正

基于简单的物质线性化模型构建基础图像，并采取一定措施抑制射线硬化，在此基础上推导出图像矩阵中各点间的函数关系；同时推导出各射线上对应的函数表达式。通过引入修正函数优化原始数据特征

4.Out of field

截断伪影 SFOV小于被扫描者的直径

5. 环形伪影的成因是什么？其呈现形态以及常规校正手段如何？环形伪影在第三代与第四代CT扫描中存在何异？

探测器呈弧形或弧面布置，并采用旋转式结构完成360度扫描；在探测器通道发生故障时，则会生成一个围绕着重建中心对称分布的状态图；该图将包含单环、多环以及混杂叠加所形成的伪影区域

表现形式：

（１）环形表现

（２）点状表现

（３）弧形表现

基于第三代CT成像技术的三种伪影现象中，在某一特定探测通道出现故障时（或某一个探测通道出现故障），其对应的投影图像在各个探测角度下均会出现异常显示（或其对应的投影图像在各个探测角度下均会出现异常显示）。然而，在第四代CT系统中（或第四代CT系统设计中），由于探测器采用环形布置方式（或第四代CT系统的探测器布局特点），不会有某一个探测通道在所有角度下的投影出现异常（或不会有某一特定位置上的缺陷导致全部角度下的扫描结果都出现伪影现象）。因此，在使用该系统的有效投影数据进行图像重建过程时（或通过收集这些有效的投影数据进行图像重建过程），所得到的伪影表现形式将不再是圆形（或不再呈现圆形特征）而呈现条状特征（或呈现出线状特征）。

校正方法：

（一）具体操作步骤：单一通道通常由通道放大板或探测器获取信号；而多个回路则采用AD转换技术处理。在图像中心区域观察到回路分布情况能够反映管路输出强度不足，在模型校准过程中当整个图像上出现多个回路时应特别注意球管位置发生偏移的情况

（二）基于弦图的校正：从投影玄图中去除由坏通道导致的线条，并利用校正后的弦图进行图像重建。通过霍夫变换对弦图中的线条进行检测，并定位出这些线条后，使用插值算法来填补弦图中缺失的数据并完成插值过程。接着利用上述插值后的弦图来进行图像重建。

（三）基于重建图像的校正方法

在将圆环从直角坐标系转换至极坐标系的过程中（...），其形状会呈现为平行于横轴的一条直线特征；通过应用直线检测技术可以有效地去除极坐标系统中对应的平行线段；进一步地，在完成上述步骤后（...），再将处理后的极坐标图像恢复回直角坐标系中即可实现对圆环伪影的有效消除

6.阶梯伪影和风车伪影的表现形式？形成原因？

阶梯伪影常见于多平面重建图像的边缘区域，在沿z轴方向梯度变化显著的物体中，并且当准直器厚度增加或重建间隔增大时，现象更为显著。

影响因素：扫描方式中轴向扫描可能会导致阶梯伪影现象的发生；而采用螺旋扫描策略时，则能够通过重叠重建技术能够有效地减少这种伪影的影响

在SSCT过程中，层厚的大小由X射线束宽度来确定；其中X射线束宽度与螺距参数共同决定了数据采集范围。在MSCT中采用z轴滤波算法作为插值算法，在此过程中即使是在Msct模式下螺距参数仍然会对伪影效应产生影响

患者体型：由于床的连续运动在螺旋扫描中导致了数据无法在同一垂直平面内采集，在整合数据时必须通过插值技术进行处理。因为物体沿Z轴方向存在密度不均匀分布，在截断扫描后会导致截断扫描后的断层图像呈现出阶梯状的人工伪影效果。

基于插值的方法是一种高效的图像处理技术；螺旋扫描产生的投影数据大部分是在任意平面上稀疏分布，并且在每个平面上最多只能获得一个有效的投影数据。因此，在图像重建过程中需要运用插值技术来填补缺失的数据

360°插值技术基于两个完整的球面投影数据集构建模型，在两个旋转周期之间的中点位置以及垂直于旋转轴方向上进行平面重建。该方法显著优势在于简洁性, 但值得注意的是在垂直分辨率方面存在一定的下降

180°插值：减少采样不连续性在重建图像中的投影占比，并限定用于z轴内插的数据范围以使灵敏度曲线趋于狭窄。

风车伪影亦称螺旋伪影，在进行z轴方向采样时可能存在不足的情况；其常见于具有较大密度变化的Z轴解剖学部位

第七章

以SOMATOM为例，掌握设备的各系统 ：

（1）Gantry Stationary 机架静止部分

MCU：HDCP通信协议 RTU: 控制机架旋转和倾斜 PLC接收来自控制面板的控制指令

（2）Generator 高压发生器

DCC型直流电路控制器依据不同的扫描模式调节输出直流电压并将其输出至逆变器

HVC 负责控制送给X射线管的高压

（3）X-ray and detector X射线管和探测器

FIL灯丝控制器：负责调控灯丝的电流和剂量

RAC 旋转阳极控制器

DLP 后准直器宽窄，定位灯开关以及焦点的偏转

ZCO 根据不用焦点位置和层厚，控制前准直器的宽窄

ACU 数据采样和传输

（4）Gantry Ratating XRS 机架旋转部分的X射线控制系统

（5）Gantry RatatingDMS 机架旋转部分的数据测量系统

（6）PHS，patient handling System 病人床控制系统

PTV 患者床垂直控制器

PTH 患者床水平控制器

核医学

1.常用的核医学设备

γ照相机用于捕捉脏器内各部位的射线，并且能够迅速生成一帧器官的静态平面图像

观察脏器的动态功能及其变化

既是显像仪又是功能仪

工作原理：放射性核素有选择地浓聚在被检查器官内，该脏器就成了一个立体射线源，该射线源放射出的γ射线经过准直 器射在NaI晶体上，立即产生闪烁光点，闪烁点发出的微弱荧光被光导耦合至光电倍增管，输出脉冲信号这 些脉冲信号经过后面的电子线路处理形成能量和位置两个通道的信号 ----位置信号和能量信号，经过一端间 的积累，便形成了一幅闪烁图像并进行拍摄。它是一种快速显像设备，是诊断肿瘤和循环系统疾病的重要设 备。

SPECT 单光子发射计算机断层

PET 正电子发射计算机断层

2.CT和SPECT的异同

SPECT通过注入人体内的带有放射性的元素作为标记物来进行体内的g射线释放浓度的监测；

在体外实验环境中使用一种围绕人体运行的探测装置来观察内脏器官组织中的放射性分布情况。当探测装置每次转动固定角度时就能获得一组数据；而完成一圈后则会积累多组数据。

3.基于这些数据可构建多个断层切片图像；而计算机则通过这种方式形成图像。

SPECT的主要优势在于：相较于普通γ照相机，在不显著增加成本的前提下实现了对人体断面的真实成像。实际上它还可以进行多层次三维成像，并且这对于肿瘤以及其他相关疾病的诊断具有重要意义。

SPECT由g相机探头、旋转结构以及图像重建软件三部分组成；它集成了传统g相机的所有功能，并新增了断层图像获取与图像重建两项关键功能。相比于普通g相机而言，其价格高出约20%至30%。

SPECT能够生成3D数据，并非直接观察到三维空间中的物体；相比之下，g相机仅能提供有限的二维重叠影像

SPECT能够实现全方位定量分析。 g型探测器采集了单位面积上的叠加信息；而SPECT则通过记录单位体积内的放射性浓度分布来评估各器官活动程度，并为评估脏器深度方面的活性差异提供了基础数据——定量分析的基础依据。

SPECT对脏器深度区域的空间分辨率产生了影响；对于较表层的器官而言，则相对容易被探测到；而对于较深层的器官则难以探测。

异同点:X-CT,即X射线,其基于衰减系数实现图像重建,并根据组织的密度特性进行诊断评估。该系统能够实现对所有内脏器官的全面显示。在扫描参数设置上,本方案通过半圆形滤过器调节层厚;常规CT中通常采用固定层数;而螺旋CT则允许动态调整层厚并通过回顾性重建技术优化图像质量。

ECT —— 伽马射线, 基于放射性浓度变化来确定重建影像的参数, 利用组织代谢功能差异进行诊断的基础, 焦注于靶器官的具体成像, 在采集完成后可根据具体需求来设定层数（其中层数设定参考探头的工作路径）, 成像质量较低、分辨率不高, 其降质校正是一个较为复杂的流程

3.PET的成像原理和特点

将标记物注入人体，在衰变过程中，质子转化为中子的同时会发射出正电子。这些正电子在组织内部飞行短暂距离后会与周边电子相遇发生湮灭辐射反应从而消失其物质转换为两个方向相反的γ光子这些光子穿过人体并在环绕人体的PET探测器上被探测到。该系统负责采集来自探测器的电子信号并根据其能量是否为511 keV来判断是否为有效的g光子信号同时将有效g光子的位置传递给事件处理系统以确定事件的发生位置并将相关信息传输至阵列处理器进行后续处理随后通过图像重建技术生成断层图像

4.SPECT准直器的特点

针孔准直器

平行孔准直器

扇形准直器