CT仿真实验报告

西安交通大学实验报告共 7 页课程医学成像实验系别生物医学工程实验日期 2012 年 12 月 XX日专业班级医电 01 班组别交报告日期 2013 年 01 月 02日姓名学号报告退发 (订正、重做)同组者教师审批签字实验名称 CT重建原理——投影数据采集实验1一、实验目的以及要求实验目的：利用CTSim模拟软件生成投影数据，为滤波反投影重建实验做准备。

实验基本要求：用CTSim程序完成实验模拟，分析评价结果。

二、实验内容1、利用CTSim模拟软件生成椭圆的平行束投影数据；2、利用CTSim模拟软件生成Shepp-Logan图的平行束投影数据；3、对生成的投影数据进行初步评价。

三、实验步骤A、完成CTSim模拟软件生成椭圆的平行束投影数据；1、点击软件ctsim，打开软件界面，点击File，选择creat phantom，选择Herman Head，得到椭圆的灰度图像，如图：图1 软件界面图2 选择界面图3 椭圆的原始数据2、在选择椭圆窗口的情况下，点击Process，选择rasterize，点击OK，将图像进行光栅化，如图：图4 光栅化参数图5 光栅化后的图像3、在选择unnamed3窗口，选择View，选择Auto Scale Parameters，将Standard Deviation Factor参数改为，点击OK，得到处理后图像，如图：图6 光栅化参数图7 参数优化后图像4、回到herman窗口，点击Process，选择Projection Paramaters，参数默认即可，点击ok，开始采集数据，如图：图8 参数选择界面5、得到投影参数后，在选择unnamed4窗口界面下，选择Analyze，在选择Plot Histogram，得到平行束投影分析数据，如图：图9 平行束投影后的数据图10 投影数据分析图6、在选择平行束投影后数据窗口情况下，选择Reconstruct，选择Filtered Backprojection Parameters，选择默认参数即可，点击OK，得到重建数据，如图：图11 参数选择界面图12 重建后的图像7、可选择不同的View参数对重建后的图像进行参数的优化调整，得到最优的观察效果。

浙师大近代物理实验报告CT实验教学物理081班任希08180123摘要：在操作计算机断层成像实验之后，我们了解了工业CT机的基本结构和组成部分，理解了计算机断层成像的基本原理，掌握了CT教学实验仪的使用方法，并且会分析不同的测量条件下对实验成像结果的影响。

这在一定程度上提高了我们的实验素养，为以后的实验提供借鉴。

关键词：CT、计算机断层扫描引言：CT即计算机断层成像技术，是计算机技术、电子技术、数字化图像重建技术和核技术等相结合的产物。

它把被测体所检测断层孤立出来成像，避免了其余部分的干扰和影响，图像质量高，能清晰准确展示所测部位内部的结构关系物质组成及缺陷状况，检测效果是其它传统的无损检测方法所不及。

自七十年代初第一台电子计算机断层扫描装置问世以来，成像技术发展异常迅速，设备不断更新。

以医学成像为例，已实现了三大飞跃，即脏器清晰图像的获得，把生化病理研究推向分子结构的水平和直接提供有关成像组织的化学成分的信息，步入了断层显像的新时代。

计算机断层扫描和图像重建技术，是在不破坏物体情况下，将物体每一个断层面上的结构和组份的分布情况显示出来的一种实验方法，都是利用计算机图像重建的方法来得到物体内部的信息。

接下来实验的内容就很好地表现了这一点，那么CT又是如何对物理内部进行扫描的呢？通过实验，我们将对其进行解答。

CT 的出现是射线成像技术的一个重大突破。

经过多代的发展，CT已获得广泛的应用。

在医学上，目前已可用来诊断脊柱和头部损伤，颅内肿病，脑中血凝块，及肌体软组织损伤，胃肠疾病，腰部和骨盆恶性病变等等。

在工业上，重庆大学ICT中心在工业CT技术领域取得了令人瞩目的研究成果，并成功实现了我国工业CT技术的产业化。

其生产的工业CT广泛应用于我国无损检测技术，提高产业部门产品质量和竞争力，促进科技进步作出了贡献，取得了良好的经济效益和社会效益。

正文：1.1实验操作流程实验中，CT成像可以提供所测铜环的二维(2D)横切面。

计算机断层扫描成像摘要：利用已经掌握的γ射线衰减原理以及γ射线测厚仪原理，了解计算机断层成像的基本原理，并通过本实验能够对铜块进行测量；同时了解工业CT 机的基本结构以及组成部分。

关键字：CT γ射线 计算机断层成像 图像重建引言自七十年代初第一台电子计算机断层扫描装置面世以来，成像技术发展异常迅速，设备不断。

以医学成像为例，以实现了三大飞跃，即脏器清晰图像的获得，把生化病理研究推向分子结构的水平和直接提供有关成像组织的化学成分的信息，步入了断层显像的新时代。

计算机断层扫描的分布情况显示出来的一种实验方法，都是利用计算机图像重建的方法来得到物体内部信息。

人们对射线成像的最早认识是从X 光机开始的。

医用X 光机成像技术的发展和应用已有近百年的历史，它是利用X 射线的物理性能和物理效应，来对人体器官组织进行检查。

由于普通X 光机只能把人体内部形态投影在二维平面上，因此会引起成像器官和骨骼的前后重叠，造成影像模糊。

为了克服这一缺点，英国ENI 公司的工程师好恩斯非得（G..N.Hounsfield ）运用了美国物理学家马克（Cormack ）于1963年发表图像重建数学建模，推出了第一台X 射线计算机断层图像重建技术（X-CT ）装置，并1977年9月在英国Ackinson Morleg 医院投入运用。

1979年该技术的发明者为此获得了诺贝尔医学奖。

X-CT 的出现时X 射线成像技术的一个重大的突破。

经过多代的发展，CT 已经获得广泛的应用。

除了在医学上。

在线实时无损检测工业CT 的中也有广泛的应用。

[1]1 CT 的成像原理1.1 概述窄束γ射线在穿过物质时，由于光电效应、康普顿效应、电子对效应这三种效应，其强度就会减弱，这种现象称为γ射线的吸收。

γ射线强度随物质厚度的衰减服从指数规律，即x Nx e I e I I r μσ--==00其中，I 0、I 分别是穿过物质前、后的γ射线强度，x 是γ射线穿过的物质的厚度（单位cm ），σr 是光电、康普顿、电子对三种效应截面之和，N 是吸收物质单位体积中的原子数，μ是物质的线性吸收系数（μ=σr N ，单位为cm ）。

实验名称:计算机断层扫描成像实验计算机断层扫描成像(Computed Tomography, 简称 CT)是计算机技术、数字化图像重建技术和核技术相结合的产物。

CT作为一种先进的疾病诊断手段广泛应用于医学，同时又作为一种无损检测手段广泛应用于工业领域。

CT是与一般辐射成像完全不同的成像方法。

一般辐射成像是将三维物体投影到二维平面成像，各层面影像重叠，造成相互干扰，不仅图像模糊，而且损失了深度信息，不能满足分析评价要求。

CT是把被测体所检测断层孤立出来成像，避免了其余部分的干扰和影响，图像质量高，能清晰、准确地展示所测部位内部的结构关系、物质组成及缺陷状况，检测效果是其它传统的无损检测方法所不及的。

CT技术首先应用于医学领域，形成了医学CT(MCT)技术，其重要作用被评价为是医学诊断上的革命。

CT技术成功应用于医学领域后，美国率先将其引入到航天及其它工业部门，另一些发达国家相继跟上，经过一段不长的时间，形成了CT技术的又一个分支—工业CT(Industrial Computed Tomography, ICT)，其重要作用被评价是无损检则领域的重大技术突破。

CT技术(MCT和ICT)应用十分广泛，医用CT已为人们所熟知。

工业CT的应用几乎遍及所有产业领域，因同出于CT技术，医学CT和工业CT在基本原理和功能组成上是相同的，但因检测对象不同，技术指标及系统结构就有较大差别。

前者检测对象是人体，单一而确定，性能指标及设备结构较规范，适于批量生产。

工业CT检测对象是工业产品，形状、组成、尺寸及重量等千差万别，而且测量要求不一，由此带来技术上的复杂性及结构的多样化，专用性较强。

一、实验目的1.了解CT成像的基本原理；2.了解最基本的CT教学实验仪的结构；3.掌握使用CT教学实验仪进行断层扫描成像的操作步骤；4.掌握初步的图象处理方法。

二、实验仪器1.CT教学实验仪(包括放射源、探测器、扫描仪、计算机、显示器等)。

CT仿真内镜辅助临床诊断胃癌12例分析目的：通过对12例高度疑似胃癌患者进行仿真内镜检查，探讨仿真内镜在临床中的应用。

方法：采用东芝Aquilion16多层螺旋CT机，对所有患者均进行平扫及增强扫描，根据所得数据进行后处理分析，与病理结果对比或随诊的影像及化验资料得出结论。

结果：83%的患者影像学均符合胃癌的诊断。

结论：仿真内镜具有较高的胃癌诊断率，临床医师须善加利用。

标签：胃癌；CT仿真内镜（CTVG）；多平面重建（MSCT）；临床诊断目前临床医师针对门诊遇到的高度疑诊胃癌的患者，首选胃镜检查，大多数患者经检查可确诊，但临床上有些患者不接受胃镜检查，以前很难对病情做出准确判断，但目前采用多层螺旋CT平扫及增强扫描，应用CT仿真内镜（CTVG）、多平面重建（MSCT）图像后处理检查，有助于达到目的。

现将本院经仿真内镜检查诊断为胃癌的患者总结如下：1 资料与方法1.1 一般资料收集本院2008～2010年12例就诊患者，其中，男9例，女3例，年龄38～76岁。

临床症状为上腹部不适、隐痛、腹胀，食欲不振、恶心、呕吐等；7例伴有消瘦及贫血症状。

12例患者中，8例经数字胃肠气钡双重造影检查可疑消化道肿瘤，4例经胃镜检查，镜下高度疑似胃癌，但病理未确诊胃癌。

1.2 方法12例患者均采用东芝Aquilion16多层螺旋CT机。

扫描前禁食水12 h，并置胃管，扫描前15～30 min肌注盐酸山莨菪碱20 mg以防止胃肠道蠕动，之后从胃管抽出胃内残余胃液，给予发泡剂6 g口服后立即扫描，根据病变不同位置，患者采取不同体位。

如病灶位于胃底贲门者，采取俯卧位扫描，扫描范围从膈顶扫描至肝下级下方平面，让患者屏气由头侧向足侧行一次性螺旋容积扫描，所有患者均进行平扫及增强扫描。

扫描完毕将原始数据传至工作站（Vitrea2，Versio8 n3.4，Toshiba），对数据进行多平面成像（MPR）、仿真内镜（CTVG）透明法等后处理，由2名高年资有经验医师分析数据作出结论。

1452021年12月下 第24期 总第372期学术研究China Science & Technology OverviewCT(Computed Tomography)，即电子计算机断层扫描，可从各个方扫描获得横断面图像的技术，对医学诊断具有重大意义，是现代医院不可或缺的大型仪器。

但是CT等医学影像设备学在教学中存在仪器设备工作原理抽象、结构复杂、设备真机体积大、价格昂贵且辐射严重、教学成本高等种种限制，因此开发医学影像设备虚拟仿真教学系统，提高教学质量与效率本实验项目利用虚拟现实仿真技术，将医学影像教学理论、设备结构与实验室教学有机结合起来，能够形象的展示出CT 设备的内部结构、运行过程以及基本原理，学生可以在接近真实的环境里对CT设备结构进行学习训练[1]。

1.实验设计与实验内容1.1 专业与年级要求医学影像技术、医学影像学、生物医学工程、临床等专业三年级学生。

1.2 基本知识和能力要求正在学习或已经掌握医学仪器原理、影像设备学、影像检查技术、影像成像原理学等相关知识。

1.3 采用的教学方法及其目的利用基于三维技术搭建的医学影像虚拟仿真教学平台进行在线学习，将医学影像理论、设备结构与实验室有机结合，形象地展示CT 设备内部构造和原理。

本实验项目利用虚拟现实仿真技术，将医学影像教学理论、设备结构与实验室教学有机结合起来，能够形象的展示出CT 设备的内部结构、运行过程以及基本原理，学生可以在接近真实的环境里对CT 设备结构进行学习训练[2]。

本实验项目核心要素对CT 设备进行内部拆解，各个零部件可进行任意角度的3D 旋转、放大，并配有相关的介绍说明。

以剖面图等方式展现各部件的精准结构位置。

可通过该软件实现影像设备的整体认知、虚拟操作、内部构造拆解、维修知识等学习工作需求，如图1所示。

图1 实验知识点2.实施过程与实施效果实验项目实施过程结合虚拟仿真教学平台实验管理系统，实行互动式的全景教学，课上进行实验学习的同时，课下学生可以随时随地登录影像虚拟仿真教学平台，进行在线学习、在线预习、在线实验、在线提问、教师在线答疑等功能，打破了教学过程中时间与空间的限制，提高教学效率和质量。

胸部ct解剖实验报告胸部CT解剖实验报告一、实验目的本实验旨在通过对胸部CT解剖学的研究，深入了解人体胸腔内各个器官的位置、形态和功能，为临床诊断提供基础知识。

二、实验器材1. CT机2. 计算机三、实验方法1. 拍摄CT图像将被试者放置在CT机上，进行扫描拍摄。

拍摄时需要注意被试者的呼吸状态和姿势，以获得清晰的图像。

2. CT图像分析利用计算机对拍摄得到的CT图像进行分析和处理，观察胸腔内各个器官的位置、形态和结构。

四、实验结果与分析1. 肺部解剖结构肺部是呼吸系统最重要的器官之一。

左右肺均位于胸腔内，由支气管、肺动脉和静脉等组成。

通过分析CT图像可以看出肺部大小、形态等特征，并观察到支气管和血管在肺内分布情况。

2. 心脏解剖结构心脏是人体循环系统中最重要的器官之一。

通过CT图像可以清晰地观察到心脏的位置、大小和形态，以及心脏内部的各个部分，如心房、心室、主动脉和肺动脉等。

3. 胸腔其他器官解剖结构除了肺部和心脏外，胸腔内还包括食管、气管、纵隔等组织。

通过CT 图像可以观察到这些组织的位置和形态，并了解它们在胸腔内的相互关系。

五、实验结论通过对胸部CT解剖学的研究，可以深入了解人体胸腔内各个器官的位置、形态和功能。

这对于临床诊断有着重要的意义，为医生提供了基础知识，有助于更准确地判断病情和制定治疗方案。

六、实验注意事项1. 拍摄时需要注意被试者的呼吸状态和姿势，以保证图像质量。

2. 实验过程中需要注意辐射防护措施，保护被试者免受辐射伤害。

3. 实验结束后需要将设备进行清洁消毒，并妥善保存。

七、参考文献1. 高等人体解剖学. 高等教育出版社, 2006.2. 胸部CT解剖图谱. 人民卫生出版社, 2010.3. CT技术在临床诊断中的应用. 中华医学杂志, 2015.。

附录附录II X－CT图像重建的计算机仿真实验研究A2.1 仿真头模型在研究从投影重建图像的算法时，为了比较客观的评价各种重建算法的有效性，人们常选用公认的Sheep Logan 头模型（以下简称S－L模型）作为研究对象。

该模型由10个位置、大小、方向、密度各异的椭圆组成，象征一个脑断层图像，见图A2-1所示。

其中，图A2-1（a）为10个椭圆的分布图，图中英文字母是10个椭圆的编号，数字表示该区域内的密度。

图A2-1（b）是S－L头模型的灰度显示图像。

图A2-1 S－L头模型表A2-1给出了S－L头模型中10个椭圆的中心位置、长轴、短轴、旋转角度及折射指数。

A1A2表A2-1 头模型中的椭圆参数 序号 中心坐标 长轴 短轴 旋转角度 折射指数 a (0,0) 0.92 0.69 90° 2.0 b (0,-0.0184) 0.874 0.6624 90° -0.98 c (0.22,0) 0.31 0.11 72° -0.02 d (-0.22,0) 0.41 0.16 108° -0.02 e (0,0.35) 0.25 0.21 90° 0.01 f (0,0.1) 0.046 0.046 0 0.01 g (0,-0.1) 0.046 0.046 0 0.01 h (-0.08,-0.605) 0.046 0.023 0 0.01 i (0,-0.605) 0.023 0.023 0 0.01 j(0.06,-0.605)0.0460.02390°0.01A2.2 仿真投影数据的产生用S －L 头模型进行计算机仿真研究的主要好处之一是可以获得该模型投影数据的解析表达式。

图A2-2（a ）所示是一个中心位置在原点且未经旋转的椭圆，其长轴与X 轴重合，短轴与Y 轴重合。

假设椭圆内的密度为ρ、椭圆外密度为零，则该椭圆图像可用以下方程表示：≤+=其他1),(2222By A x y x f ρ(A2-1)式中A ，B 分别为椭圆长轴与短轴的长度。

实验名称:计算机断层扫描成像实验计算机断层扫描成像(Computed Tomography, 简称CT)是计算机技术、数字化图像重建技术和核技术相结合的产物。

CT作为一种先进的疾病诊断手段广泛应用于医学，同时又作为一种无损检测手段广泛应用于工业领域。

CT是与一般辐射成像完全不同的成像方法。

一般辐射成像是将三维物体投影到二维平面成像，各层面影像重叠，造成相互干扰，不仅图像模糊，而且损失了深度信息，不能满足分析评价要求。

CT是把被测体所检测断层孤立出来成像，避免了其余部分的干扰和影响，图像质量高，能清晰、准确地展示所测部位内部的结构关系、物质组成及缺陷状况，检测效果是其它传统的无损检测方法所不及的。

CT技术首先应用于医学领域，形成了医学CT(MCT)技术，其重要作用被评价为是医学诊断上的革命。

CT技术成功应用于医学领域后，美国率先将其引入到航天及其它工业部门，另一些发达国家相继跟上，经过一段不长的时间，形成了CT技术的又一个分支—工业CT(Industrial Computed Tomography, ICT)，其重要作用被评价是无损检则领域的重大技术突破。

CT技术(MCT和ICT)应用十分广泛，医用CT已为人们所熟知。

工业CT的应用几乎遍及所有产业领域，因同出于CT技术，医学CT和工业CT在基本原理和功能组成上是相同的，但因检测对象不同，技术指标及系统结构就有较大差别。

前者检测对象是人体，单一而确定，性能指标及设备结构较规范，适于批量生产。

工业CT检测对象是工业产品，形状、组成、尺寸及重量等千差万别，而且测量要求不一，由此带来技术上的复杂性及结构的多样化，专用性较强。

一、实验目的1.了解CT成像的基本原理；2.了解最基本的CT教学实验仪的结构；3.掌握使用CT教学实验仪进行断层扫描成像的操作步骤；4.掌握初步的图象处理方法。

二、实验仪器1.CT教学实验仪(包括放射源、探测器、扫描仪、计算机、显示器等)。

多层CT仿真内镜诊断小肠隆起性的模拟实验和临床应用目的应用CT仿真内镜（CTVE）技术比较不同的对比剂（充气或充水）充盈方法对猪空肠同等直径、不同高度的隆起性病变的显示能力。

方法取离体猪小肠标本20段，于内壁模拟同等直径、高度分别为5、10、15 mm形态各异的两组肿瘤性病变，将20段小肠随机分为充气组和充水组，每组各10段，行多层螺旋CT（multislice CT，MSCT）扫描，利用工作站进行CTVE成像，比较应用不同充盈方法对猪空肠占位性病变的检出情况。

采用SPSS 16.0软件进行统计学分析。

结果CTVE技术诊断两组间病变：在模拟占位的显示上，高度5 mm 的病灶，两组间对病灶的显示差异有统计学意义（P 0.05）。

结论对于同等直径的高度5 mm和10 mm的模拟占位，气体充盈优于水充盈者，更适合于黏膜面的显示，提高小病灶的检出率。

标签：体层摄影术，X线计算机；仿真内镜；小肠；隆起性病变小肠肿瘤由于受其解剖因素的影响一直缺乏较为理想的检查手段。

随着影像技术的发展，CT仿真内镜（computed tomographic virtual endoscopy，CTVE）技术逐步广泛应用肠道疾病的检查，在诊断消化道疾病，特别是对上消化道和结肠方面取得了相对丰富经验。

而小肠是消化道中最长的消化管道，各部分走行迂曲并相互重叠，自然状态下多呈闭锁状态，且因其自然状态下的自然收缩易形成“假肿瘤征”，所以小肠疾病的检查和诊断是临床实践中一个难点。

本研究旨在通过实验研究以探讨小肠不同充盈方法对小肠隆起性病变的显示的影像。

1 材料与方法1.1 制作猪空肠隆起性病变标本取新鲜猪空肠20段，每段长50 cm，清洗肠内容物，将每段肠壁内翻，在黏膜面模拟肠壁隆起性病变，将其修剪成直径相同，高度分别约5、10、15 mm 大小的模拟占位各3枚，共60枚。

以上工作由实验人员完成，不提供给放射科医生。

制作完毕后，结扎空肠一端，对肠管进行充气或充水充分扩张肠管。