关于口腔ct成像之迭代重建算法研讨

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1、关于口腔CT成像之迭代重建算法研讨-->第1章绪论1.1研究背景及意义1895年，在进行阴极管气体放电研究时，德国物理学家伦琴发现了X射线。不久后，他意外地获得了妻子手的X射线造影，在显影后能够清晰的看到结婚戒指及手指骨头的影像，他的妻子成为X射线造影史上第一人。从此以后，便开创了使用X射线进行医学诊断的先河，同时，也使医学检测走上了与工程技术相结合的新纪元。从上个世纪初开始，一些学者就展开了对计算机断层成像技术，也就是CT（putedTomography）理论的早期研究。1917年，奥地利数学家J.Radon就已经提出了如何从一个函数的线积

2、分来得到该函数的问题，并给出了它们之间相互变换的关系，即Radon变换与Radon反变换[1]。Radon变换的提出在图像处理方面具有重大意义，但局限于当时的技术条件而并没有实现。1956年，美国核物理学家Allan.M.Cormack提出可以通过不同角度的X射线投影来改善所得到的人体内部结构的成像效果。随后几年，他断断续续地研究了从得到的多角度投影数据重建人体断层图像的数学方法，为投影图像精确重建确立了理论基础。但由于当时的技术条件还不够成熟，因而发展相对缓慢。然而，伴随计算机技术和电子技术的快速发展，到上世纪六、七十年代的时候，图像重建理

3、论逐渐成为研究的热点。1963年，在Radon变换的基础上，Cormack做了进一步地进行研究，先后发布了两篇系列文章[2-3]，并首次提出X射线计算机断层摄影相关的基础理论。1967年到1970年之间，英国电子工程师G.N.Hounsfield进行大量的实验，得到了X射线断层成像的具体办法。这种办法事从单一平面获取投影值，每条X射线束投影路径都能够得到一个方程，将所有投影值所得到的方程联立为一个方程组，就可以通过对这个方程组求解来得到该平面的图像。1971年，Hounsfield制造出了一台脑扫描X射线CT摄影装置，这是第一台用于临床诊断的

4、CT装置，在当时该装置成像的清晰度是X射线的100倍，能够显示出密度相近的软体组织之间的差异[4]。1972年，使用这个CT装置为一位妇女检测出了脑部的囊肿，从而获得了第一张CT设备的拍摄照片，自此才真正使人体断层成像成为现实。同年，在英国的放射学会上，一位医生J.Ambrose与Hounsfield共同发布了一篇关于CT的文章。1974年，这一利用X射线投影进行成像的技术被正式命名为putedTomography，简称CT。CT的问世被认为是继X射线的发现之后工程界对医学诊断以及放射学科领域的又一跨时代的贡献。1979年，Hounsfiel

5、d和Cormack两人凭借其在这一方面的贡献而共同获得了诺贝尔医学奖。从此，医学诊断与放射学科进入了CT时代。....................................1.2国内外研究现状自1971年医学检测CT设备诞生以来，医学CT设备便成为了医院中必不可少的检测手段。近些年来，CT技术的发展获得了很大的进步，尤其是一些高速多层螺旋CT设备等的出现。1997年，Arai开发出了第一台口腔CT的原型。口腔CT设备的问世标志着现代口腔医学进入了一个新的发展阶段。现如今，有一些国外研究机构已经研制出了口腔CT设备。在国内，也只有少数

6、医院引进这一设备，进行口腔CT产品研发的单位更是寥寥无几。现在，国外有几家单位研发出了口腔CT设备，包括日本的MORITA、德国的KavoSyborn、芬兰的Planmeca以及韩国的Vatech等几家大公司。其中，日本MORITA公司的产品主要为：3DAccuitomo系列；德国KavoSyborn公司的产品主要为：Kavo3DeXam系列；芬兰Planmeca公司的产品主要为：ProMax3D系列；韩国Vatech公司主要有三个系列的口腔CT产品，分别为：Implagraphy系列、DCT系列以及AFP系列，表1-1为韩国Vatech公司

7、三个系列的口腔CT产品的具体性能参数。...............................第2章CT成像的基本理论在本章的内容中，我们首先简单地介绍了CT成像技术的基本原理，以及CT研究领域中一些主要的基础理论。其中包括Radon变换及其反变换，傅里叶切片定理以及滤波反投影算法等，这些基础理论都为研究CT图像重建算法做了理论铺垫。2.1CT成像原理CT成像技术也被称为计算机断层成像技术，它是一种从投影数据来重建图像的技术。它通过对物体进行X射线照射，经探测器接收得到投影数据，从而根据投影数据重建出原物体的过程。众所周知，X-Ray是

8、一种不可见的电磁波，它的波长在紫外线与γ射线之间，约为0-01~10nm。由于其是被德国的物理学家伦琴在1895年时发现的，所以也被叫做伦琴射线。X-Ray的穿透能