锥束x射线ct投影的蒙特卡罗仿真

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第42卷第4期西安交通大学学报Vo1．42№42008年4月JOURNALOFXIANJIAOTONGUNIVERSITYApr．2008锥束X射线CT投影的蒙特卡罗仿真闫浩，牟轩沁，罗涛，汤少杰(西安交通大学图像处理与模式识别研究所，710049，西安)摘要：提出了一种锥束X射线CT(计算机断层扫描)投影的蒙特卡罗计算方法，对X光子逐次抽样并以随机步长跟踪，将探测器区域内的沉积能量转化为投影信号，使用蒙特卡罗计算工具EGSnrc执行后台批处理计算，得到符合成像

2、物理学的仿真投影．经过合理加速和参数优化，计算量较通用默认设置降低了2个数量级．对生成的锥束投影进行重建，结果显示出预期的射束硬化和散射伪影．该方法易于进行二次开发，贴近真实设备，是锥束X射线CT原型机散射校正的基础．将仿真投影与真实的物理设备测量数据进行比较，平均误差为1．18．关键词：蒙特卡罗仿真；锥束投影；计算机断层扫描中图分类号：TP391．4；R811．1文献标识码：A文章编号：0253—987X(2008)04—0414—04MonteCarloSimulationofCone-BeamX-Ray

3、ComputerTomographyProjectionYANHao，M0UXuanqin，LUOTao，TANGShaojie(InstituteofImageProcessingandPatternRecognition，XianJiaotongUniversity，Xiall710049，China)Abstract：AMonteCarlosimulationmethodofcone-beamX-raycomputertomography(X-CT)projectionispresented．X-ray

4、photonsaresampledinseriesandtracedwithrandomdiscretesteps．Projectionsignalsareobtainedfromdepositedenergyinthedetectorzone．SimulationsinaccordancewithimagingphysicsaregeneratedbyadoptingtheMonteCarlotoolkitEGSnrc，whichisbatch-programmedforbackgroundcalculat

5、ion．Incontrastwiththecommonlyuseddefaultsettings。accelerationinvestigationandparametersoptimizationleadtoadecreasinginsimulationtimearound100times．Asexpected，beam-hardeningandscatteringartifactsarerevealedintheimagesreconstructedfromthesimulatedprojection．T

6、hemethodisconvenientforfurtherdevelopingandcanbethebasisofresearchesinthescattercorrectionuponcone-beamX-CTprototype．Comparedwiththedatameasuredfromrealmachines，thismethodisvalidatedwith1．18error．Keywords：MonteCarlosimulation；cone-beamprojection；computertom

7、ography在锥束X射线CT研究中，开发符合物理实际件，DOS后台调用蒙特卡罗计算工具EGSnrc完成的投影仿真系统非常必要．在投影计算方法中，解析投影计算．与同行的工作相比，本文的研究扩大了系投影计算[1将X射线等同于数学意义上的直线，统的通用性，同时也解决了软件版权限制的问无法反映X光子物理层面上的粒子波动性，而蒙特题，是开发锥束原型机和散射校正算法的基础．卡罗(MC)投影计算以大数定律为基础，可以有效1蒙特卡罗方法和EGSnrc工具包弥补解析投影计算的不足。。J．本文构建了锥束x射线CT的系统框架，使

8、用Matlab生成各视角输入文蒙特卡罗方法又称随机抽样技巧或统计实验方收稿日期：2007—08—07．作者简介：闫浩(198O一)，男，博士生；牟轩沁(联系人)，男，教授，博士生导师．基金项目：国家自然科学基金资助项目(60551003，60472004)，教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET-05-0828)．维普资讯http://www.cqvip.com第4期闫浩，等：锥束x射线CT