(硕士)CT射束硬化校正算法研究

维修工程203中国医学装备2022年5月第19卷第5期 China Medical Equipment 2022 May V ol.19 No.5①解放军总医院医疗保障中心医学工程科 北京 100039作者简介：王迪声，男，(1993- )，本科学历，助理工程师，从事医学影像设备维护及管理工作。

[文章编号] 1672-8270(2022)05-0203-03 [中图分类号] R812 [文献标识码] BCorrection principle and typical failure analysis of CT ray hardening effect/WANG Di-sheng, CHENG Jiang-bo, LI Y an//China Medical Equipment,2022,19(5):203-205.[Abstract] Based on Lambert Beer's law , the difference of CT images between monoenergetic ray and continuous ray was analyzed, and the formation mechanism of CT ray hardening effect was expounded. The typical methods and basic principles of ray hardening correction were introduced from hardware and software. Because of the different causes of hardening artifact, the hardware and software faults could be distinguished by comparing the difference of different scanning modes. By combining the typical cases of hardening artifact, the failure analysis and treatment measures were proposed to improve the ability of clinical imaging engineers to distinguish and analyze the image artifact and ensure the clinical operation quality of CT equipment.[Key words] Ray hardening; Image artifact; Anti-scatter grid; Examination bed; Image reconstruction; Computed tomography(CT)[First-author’s address] Department of Medical Engineering, Medical Support Center, PLA General Hospital, Beijing 100039, China.[摘要] 根据朗伯比尔定律分析单能射线和连续射线的CT影像差异，阐述CT射线硬化效应的形成机制，从硬件和软件两方面介绍射线硬化校正的典型方法和基本原理。

消 除 ｘ射 线射 束硬 化 的影 响 。
关键词：ｘ射线；计算机 断层扫描成像技术；射束硬化；拟合校正；射束和
中图分类 号 ：Ｔ ３ ｌ Ｐ ９ 文献标 识码 ：Ａ
Ｂｅ ｍ ａ ｄ ｎ ｎ ｔｉ ｇ ｃ ｒ ｅ ｔｏ ｅ ｈ ｄ ｆ ｒＸ— ａ ＣＴ ａ ｈ ｒ ｅ ｉ ｇｆ ｔｎ ｏ ｒ ｃ ｉ ｎ ｍ ｔ ｏ ｏ ｒ ｙ ＴＩ ｉ Ｐ Ｎ ｕ ｎ ．ａ Ｉ， Ａ ＧＸ ｅ ｅｇ，Ｈ ＮＺ ｏ ｇ， Ｅ Ｇ Ｇ ａ ｇｈ ｎ＇ Ｙ Ｎ ｕ ． ｎ３ Ａ ｈ ｎ ２ ｈ
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（ ＿ ｅａｔ ｅｔ Ｐ ｙａ ｄ ｌ ｔ Ｈｕａ ｎｖｒ ｔｏＡ ｔａｄ ｃ ｎｅＣ ａｇ ｅ １０ ０Ｃ ｉ ； １Ｄ ｐ ｒ ｎ ｏ ｈ．ｎ Ｅｅ ｒ ｎｎＵ ｉ ｓｙ ｆ ｒ Ｓｉ ｃ， ｈ ｎｄ ０， ｈ ａ ｍ ｆ ｃ， ｅ ｉ ｓｎ ｅ ４５ ｎ ２ Ｃ ｌｇ Ａ ｔ ａｉ ， ｈ ｎｑ ｇＵ ｉ ｒｉ， ｈ ｎｑｎ ０３ ， ｈ ａ ． ｏ ｅｅｆ ｕｏ ｔ ｎＣ ｏｇ ｉ ｎ ｅ ｔ Ｃ ｏｇ ｉ ４ ０ ０ Ｃ ｉ ； ｌ ｏ ｍ ｏ ｎ ｖｓ ｙ ｇ０ ｎ
３ Ｃ ｌ ｇ Ｓ ｉ ｃ， ｈｎ ｑｎ ｎｖｒｉ ， ｈｎ ｑｎ ０ ０ Ｃ ｉａ ． ｏｌ ｅｏ ｃ ｎｅＣ ｏｇ ｉｇＵ ｉ ｓ Ｃ ｏｇ ｉｇ４０ ３ ， ｈｎ ； ｅ ｆ ｅ ｅ ｔ ｙ ０
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（ ）＝Ｒ～ Ｐ） ， Ｓ（ （） ８
设式 （０ 最小值为 ０ 得 ： １） ，
式 中
为 Ｒ ｄｎ逆 变换 ； （ ） 三维 空 ａｏ ，是
间函数 ；∈ 。 ， ，，） ， Ｒ 且 ；（ ｙ ｚ 。那么 ， 最终重建 图像为 ：
， ：Ｒ ＝Ｒ （ ） Ｐ Ｓ Ｐ）
响 ， 线 函数值 总低 于 实线 函数 值 ； 且 ， 射 虚 而 透
单能 ｘ射线穿过均匀物质 的强度 衰减公
式 可用 比尔 定律表 示 ， 如式 （ ） １ 所示 ： Ｉ １＝ （） １
其中 厶表示单能射线初始强度 ； 表示透 ， 射射线强度 ； 为物质衰减系数 ， 与物质 的密度 和射线的能量有关 ； 表示射线所经过 物质 的 长 度 。那 么 ， 由式 （ ） １ 可得 ：
即：
．， 】 １
＋（ （） （ （ ） ａ ，） ａ ， ） 则：
Ｇ（， ＝∑ ｅ ， ２ ｒ ｃ） ｌ （ｒ Ｍ ｃ）
Ｎ
：
Ｎ
∑ ∑ｃＭ （， ｉ ， ｃ ｃ） ｉ
（） １ ２
ＩＰ Ｓ ）＝∑ ｃ Ｐ ＝∑ｃ （） （ ． （） Ｓ Ｐ ７
对 预处理 后 的投影 数据 进行 重 建便得 到相 应 的基 图像 ， 表示 为 ：
Ⅳ
＝
ｆ（， ｄ Ｌ —— ～ Ｇｃ ）３ Ｊ ｒ ，＝ ｃ （
（） ９ 由式 （４ 知 ， １）
ｃ， ，）
Ｉ ∑ｃ鸭（’ ∑ ｃ） ，
∑ｃ ， （）
ｎ＝ １
ｃ，＝口． ｆ ３ ｃ …
（５ １）
即， 最终重建 图像可 由基 图像经线性组合 得到。式 中系数 ｃ 通过使 ｒ 的 Ｔ ） ｖ最小来确
图 ２ 投 影 值 变 换 示 意 图

一种X射线射束硬化校正方法X射线射束硬化是一种常见的材料改性工艺，广泛应用于金属材料的表面处理和改性。

X射线射束硬化过程中，由于设备和工艺参数的不稳定性，会导致X射线射束的偏差和不均匀性，从而影响到材料的硬化效果和质量。

为了解决这一问题，研究人员提出了一种新的X射线射束硬化校正方法，可以有效地提高X射线射束的均匀性和稳定性，从而提高硬化效果和质量。

X射线射束硬化是一种利用高能X射线对材料表面进行改性的方法，可以提高材料的硬度、耐磨性和抗腐蚀性。

X射线射束硬化通常是通过X射线发生器产生的高能X射线束对材料表面进行照射，然后利用X射线束的能量和强度将材料表面加热到高温，并在快速冷却的条件下进行固溶强化，使材料表面硬度得到提高。

这种方法可以显著提高材料的表面性能，广泛应用于汽车、航空航天、船舶等领域。

为了解决X射线射束硬化过程中的偏差和不均匀性问题，研究人员提出了一种新的X射线射束硬化校正方法。

该方法利用先进的X射线检测技术和数值模拟方法，对X射线束的强度和能量分布进行实时监测和分析，并通过调整X射线发生器的工艺参数和控制系统的程序，对X射线束进行实时校正和调整，以提高X射线射束的均匀性和稳定性。

研究人员采用先进的X射线检测技术，如X射线相对强度检测器和X射线能量分布探测器，对X射线束的强度和能量分布进行实时监测和分析。

这些检测器可以准确地测量X射线束在工件表面的强度和能量分布，并将检测到的数据传输到控制系统进行处理和分析。

研究人员利用数值模拟方法，对X射线束的强度和能量分布进行精确的数值模拟和分析。

通过建立X射线束的数学模型和数值计算模型，研究人员可以准确地预测X射线束在工件表面的强度和能量分布，并与实际检测数据进行比对，从而找出X射线束的偏差和不均匀性问题所在。