扇束等角型CT与等距型CT的比较研究-CT理论与应用研究.pdf

第22卷 第 2 期 CT理论与应用研究 Vol.22, No.2 2013年4月（215-223） CT Theory and Applications Apr., 2013 张聪哲, 李晓苇, 杨昆. 扇束等角型CT 与等距型CT的比较研究[J]. CT 理论与应用研究, 2013, 22(2): 215-223. Zhang CZ, Li XW, Yang K. The comparative study of fan-beam equiangular CT and equidistance CT[J]. CT Theory and Applications, 2013, 22(2): 215-223. 扇束等角型 CT 与等距型 CT 的比较研究   张聪哲，李晓苇，杨昆 （河北大学物理学院，河北 保定 071002） 摘要：扇束CT 分为等角射线型和等距射线型两种结构。由于探测器单元排列方式不同，两者在 数据采集和重建时都存在一些区别，从而导致重建图像质量有一定差异。方法：本文对两种扇 束 CT 的结构及对应的滤波反投影重建算法做了简单介绍并比较其中存在的差异。使用 Shepp-Logan 模型及自建模型分别对两种扇束 CT 进行投影采集及重建图像的模拟，并对重建图 像的质量进行比较。结论：在相同几何参数条件下，等角型CT重建图像的质量会略优于等距型CT。 关键词：扇束CT；FBP算法；扇束等角CT；等距CT 文章编号：1004-4140（2013）02-0215-09 中图分类号：TP391.41 文献标志码：A 计算机断层成像技术（CT）作为一种高性能的无损检测技术，自问世以来就成为国内 外研究热点之一，目前已广泛应用于现代医疗成像及工业无损检测领域。随着 CT技术的发 [1] 展，第一代的平行束 CT ，由于扫描速度慢，成像质量差等缺点，已逐渐被扇束 CT取代。 扇束 CT 是单 X 射线源多检测器结构，一次扫描可采集多个投影,相较于平行束具有扫描速 度快,动态伪影小等优势，在现代的 CT 中得到普遍应用。依据探测器的排列方式不同，扇 [2] 束 CT 又可分为等角射线型（图 1（a），具有相同的角度间隔 γ） 和等距射线型（图 1（b）， [3] 探测器单元间隔相等） 。由于两种 CT 结构的不同，两者在投影数据采集和图像重建时都 存在一些差异，从而会对重建图像的质量产生影响。 目前多数对CT研究工作是针对等角或等距中的一种探测器结构的进行算法的改进及优 化，很少有工作对两种探测器存在的差异及对成像结果产生的影响进行比较。 本文针对两种结构的扇束 CT，设定相同的几何参数对 Shepp-Logan 模型和自建模型进 行投影数据采集的模拟，并对获取的数据使用滤波反投影算法 （Filtered Back Projection， FBP）进行重建。对两种扇束 CT 重建结果进行比较，结果表明相同几何参数条件下，等角 型 CT 重建图像的质量会略优于等距型 CT。 1 扇束 FBP 算法理论基础 1.1 等角型 CT 与等距型 CT 的结构 等角射线型 CT 中，探测器由大量的探测器模块组成，这些模块被放置在以 X 射线源为 收稿日期：2012-11-20。 基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项项目(2011YQ030114)；973计划(2011CB707500)；国家自然科 学基金；河北省自然科学基金(A2011201155)。 216 CT理论与应用研究 22卷 圆心的圆弧上，且各探测器通道尺寸相同、间隔均匀。因为探测器模块的宽度与 X 射线源 到探测器的距离相比很小，可以认为