4.3. ФАНТОМ ГОЛОВЫ

В настоящее время наиболее важное применение метода реконструкции изображения по проекциям лежит в области диагностической радиологии. Наиболее широко и успешно эти методы используют для проведения исследования области головы пациента. По этой причине все основные положения и методы, с которыми знакомит читателя данная книга, проиллюстрированы на примере стандартного изображения поперечного сечения головы человека, которое содержит опухоли, тромбы, «желудочки» мозга и, разумеется, черепную коробку.

Цель данной книги — ознакомить читателя с методами реконструкции изображения по проециям и проиллюстрировать применения этих методов в ряде случаев. Чтобы достаточно точно контролировать условия в каждом случае и сравнивать результаты реконструирования с известным оригиналом, минуя получения реальных изображений сечений головы, вводят математически заданный фантом головы. Ниже в этом разделе приведены

Рис. 4.2. (см. скан) Центральная часть изображения, полученного методом реконструктивной томографии сечения головы человека. Это изображение используется далее в качестве стандартного фантома головы.

Рис. 4.3. Контуры разных частей стандартного фантома головы с указанием типа ткани.

причины, почему мы пришли к данному фантому головы, который неоднократно будем использовать в данной книге.

Чтобы уловить общие закономерности в форме и размерах, рассмотрим изображение сечения головы, которое было получено с помощью реконструктивной томографии (рис. 4.2). Исходя из изображения этого сечения, мы смоделировали черепную коробку с желудочками мозга, двумя опухолями и гематомой (сгустком крови) при помощи пяти эллипсов, восьми сегментов и двух треугольников. На этом снимке опухоли расположены сверху над сгустком крови. Это облегчит нам описание результатов, как будет видно ниже. Расположение эллипсов, сегментов и треугольников показано на рис. 4.3.

Мы предполагаем, что эталонным материалом является воздух, линейный коэффициент ослабления которого можно считать равным 0 для рентгеновского излучения любой энергии. Поэтому плотность фантома в точке равна линейному коэффициенту ослабления рентгеновского излучения в ткани, находящейся в данной точке при некотором фиксированном значении энергии излучения. В табл. 4.1 приведены значения коэффициентов ослабления рентгеновского излучения при разных энергиях в некоторых тканях, которые учитываются в данном фантоме головы.

В табл. 4.2 приведено точное математическое описание расположения и плотности элементарных объектов, указанных на рис. 4.3, для энергии рентгеновского излучения, равной 60 кэВ.

Для получения плотности в каждом из элизов размером 0,1504 см была использована система программ . Полученный массив чисел представлен на рис. 4.4, а изображение будет подробно рассмотрено ниже.

Плотности, приписанные элементарным объектам, были такими, что результирующие значения равны линейным коэффициентам ослабления (см 1) рентгеновского излучения при энергии, равной 60 кэВ, для соответствующего

(см. скан)

Рис. 4.4. (см. скан) Стандартный фантом головы.

вида ткани. Диапазон значений простирается от 0 (фон, в качестве которого может быть воздух) до 0,416 (кости черепа). Однако та часть снимка, которая представляет наибольший интерес, находится внутри черепной коробки. Соответствующие значения линейного коэффициента поглощения рентгеновского излучения заключены в диапазоне 0,207 (спинномозговая жидкость) — 0,220 (метастаз карциномы). Небольшие различия между тканями внутри черепной коробки на снимке не будут заветны, если использовать черный цвет для нулевого значения, белый для значения 0,5 и различные промежуточные градации между этими значениями. Чтобы лучше видеть характерные особенности тканей, находящихся внутри черепной коробки, интенсивность 0 (черный цвет) соответствовала значению 0,1945 (и менее), а интенсивность 255 (белый цвет) — значению 0,22 (и более). Изменение значения на 0,001 соответствует изменению интенсивности на 10 единиц, что заметно на глаз. Данный прием был использован при получении рис. 4.4 и всех реконструкций фантома головы, которые взяты в качестве иллюстраций в книге. (В тех случаях, когда диапазон имеет другие значения, сведения о нем приводятся в тексте.)