Дополнительные лекции по курсу «Компьютерная томография»

Артефакты в компьютерной томографии

Полихроматический артефакт
П

усть есть объект, и мы его освещаем, излучение, проходящее через объект, ослабевает. Затем мы объект поворачиваем и опять облучаем, излучение ослабевает, но элемент объекта освещается разными излучениями.
Характеристики элемента будут давать разный вклад в проекцию и появляется погрешность проекционных данных, из-за чего возникают артефакты. Полихроматические артефакты вызваны тем, что томография оперирует изображениями, полученными под разными ракурсами.
Реальный источник имеет немонохроматическое излучение, а некоторый спектр. По мере того как излучение проходит сквозь биоткань, его низкоэнергетические составляющие затухают более быстро, чем высокоэнергетические. При этом средняя энергия квантов в пучке возрастает, т.е. он становится жестче.
Полихроматический артефакт вызван функцией получения данных.
Методы борьбы с артефактами:
1. Делать источники монохроматическими, но из-за наличия широкого спектра, не используют.
2. Делать предварительное ужесточение луча, убирают более мягкую составляющую, например с помощью алюминиевой фольги.
3. Принципиальное решение дает метод 2-х экспозиций.
Он состоит в том, что линейный коэффициент поглощения, оказывается, зависим от энергии

1-ое слагаемое описывает фотоэлектрическое поглощение излучения с энергией Е,
2-ое – комптоновское рассеяние ((E) – заранее известна),
тогда проекционные данные

– элемент длины
Если имеем , , то
Коррекция проекционных данных должна быть такой, чтобы мы могли выделить значения интегралов, описывающих фотоэлектрическое поглощение и комптоновское рассеяние независимо. Осуществляется зондирование объекта рентгеновским излучением, имеющим два различных энергетических спектра . Выделяют различные участки спектра либо использованием двух приемников с различными фильтрами, либо меняя анодное напряжение на трубке (в небольших интервалах). Выбирают таким образом, чтобы система уравнений


имела решение.
Решая эту системы, определим и , а затем .
Полихроматические артефакты удалось избежать за счет увеличения лучевой нагрузки.