錐束CT動態(tài)Bowtie仿真研究.pdf

1、計算機層析成像技術(Computed Tomography，簡稱CT)自誕生起，就迅速成為診斷影像學的核心技術。隨著CT檢測的普及，其輻射劑量問題已成為技術發(fā)展焦點問題和公共衛(wèi)生問題。為了降低CT掃描的輻射劑量，現(xiàn)代CT系統(tǒng)已采用一些有效的技術方法和設備。其中，較為常見地會在射線源和被測物體之間配置一個蝴蝶結形狀的Bowtie濾波器。該濾波器與被測物體的組合能夠使探測器數(shù)據(jù)均勻化，有效降低掃描劑量。然而在掃描過程中，面對不同形狀的檢測對

2、象，或者不同時刻下變化的掃描物體輪廓，CT系統(tǒng)期望得到動態(tài)的、適應當前掃描環(huán)境的濾波效果。但經典Bowtie濾波器只能在CT掃描過程提供單一的，不變的濾波效果，無法滿足CT系統(tǒng)的動態(tài)濾波需求。為此，我們提出一種能夠實時、動態(tài)地調制X射線的動態(tài)濾波器，我們稱為錐束CT動態(tài)Bowtie。相比其他動態(tài)濾波器設計，錐束CT動態(tài)Bowtie最顯著的創(chuàng)新點是能夠滿足錐束CT系統(tǒng)的濾波需求，實現(xiàn)了從二維扇形束CT濾波到三維錐束CT濾波的跨越，實用價值

3、更高。
　　本論文利用蒙特卡羅仿真技術，針對一種配置了錐束CT動態(tài)Bowtie的CT系統(tǒng)，確定錐束CT動態(tài)Bowtie的結構設計并分析和研究動態(tài)濾波器的性能。論文的研究內容如下：
　?、俨捎胢atlab程序對錐束CT動態(tài)Bowtie的X射線掃描過程進行投影仿真。實驗結果表明Bowtie濾波器的動態(tài)特性使其投影能夠時刻跟隨被測物體投影值的變化，能夠實時、動態(tài)地調節(jié)X射線在投影路徑上的差異，使得整體投影滿足一致性，滿足CT系統(tǒng)的

4、動態(tài)濾波需求。
　?、诶妹商乜_仿真技術，進行錐束CT動態(tài)Bowtie關于X射線能譜、光子通量以及衰減材料的仿真實驗。對實驗數(shù)據(jù)進行分析，結合X光子的通量分布，利用其關于溶液濃度和衰減路徑長度的衰減特性，最終推導得到高衰減模塊的曲面參數(shù)。仿真實驗結果表明，在高衰減模塊的作用下，通量分布極值比提升幅度達到46％，光子通量的一致性得到顯著提高，有利于提升探測器性能。
　?、鄄捎猛?劑量轉換系數(shù)法進行錐束CT動態(tài)Bowtie的

5、輻射劑量仿真實驗。充分考慮醫(yī)用CT的實際應用環(huán)境，在MCNP程序中建立一個人體模型進行仿真實驗。仿真結果表明，錐束CT動態(tài)Bowtie在保證圖像質量的條件下，不僅可以降低檢測對象整體的輻射劑量，還能有效降低非感興趣區(qū)域的輻射劑量。在錐角視場內，不同截面的劑量分布都得到有效地調制，表明錐束CT動態(tài)Bowtie能夠滿足錐束CT的濾波需求。
　?、苓M行錐束CT動態(tài)Bowtie的散射仿真實驗。實驗結果表明，錐束CT動態(tài)Bowtie能夠降低