计算机断层成像(Computed Tomography, CT)已成为医疗诊断最重要的辅助手段之一,自1972年CT问世以来,人们一直致力于研究CT成像质量的改善以及扫描机架旋转速度的提高,随着CT的更新换代,其成像质量不断得到改善,实现了动态扫描及容积成像,但是CT机架的旋转速度一直制约着CT时间分辨力的提高,直到2005年西门子公司推出了双源CT(Dual Sources Computed Tomography, DSCT),使得CT机架旋转一周的时间达到330ms,极大地提高了CT的时间分辨力,扩大了CT的临床应用范围。CT时间分辨力主要是指扫描野内用于图像采集和重建的时间之和,也即扫描机架旋转一周的时间。时间分辨力是影响心脏成像质量的重要因素,时间分辨力越高,越能将运动的心脏“冻结”在某一特定的时相,从而克服运动伪影对医疗诊断的影响。目前,对于CT时间分辨力的检测,国内外还没有可以借鉴的测试方法及相应的测试工具,因此为了更好的评价CT的性能及成像质量,本文提出了基于第三代CT环形伪影产生原理米测量CT时间分辨力的方法,设计和研制出一种时间分辨力动态体模,并实现了时间分辨力的测量。首先,本文介绍了时间分辨力动态体模的设计与研制。时间分辨力体模的形状是在模仿美国体模实验室生产的用于评价CT性能的Catphan500体模及本课题时间分辨力测量原理的基础上设计出来的,体模的形状为圆柱体,直径为15cm,厚度为5cm,材料为有机玻璃(Polymethylmethacrylate, PMMA)。两个高密度衰减物分别为距离圆心3cm和5cm处的不锈钢丝和铝丝,直径均为3mm。时间分辨力体模在两相四线混合式步进电机的带动下工作,而步进电机的驱动采用了软件和硬件相结合的控制方法,其控制系统由宏晶科技生产的单片机STC12C2052AD及东芝公司生产的驱动芯片THB6064H构成。也就是说时间分辨力体模的驱动采用单片机技术,以编程的方式控制其做类似于圆周的运动,运动速度的大小由输入步进电机的脉冲频率来决定,运动方向与CT机架旋转的方向相同。其次,分析了时间分辨力与心脏成像的关系,指出CT时间分辨力的高低直接影响着心脏成像质量的好坏,进而影响医疗诊断水平的高低,所以对时间分辨力进行研究对提高医疗水平有至关重要的影响；同时阐述了第三代CT环形伪影的产生机制,在第三代CT中如果一个或多个探测器通道发生异常,在图像重建时将会产生环形伪影,依据此原理,让包含有高密度衰减物的时间分辨力体模与CT机架以同样的速度和方向旋转,利用不完全扫描重建产生环形伪影,环形伪影的角度为我们测量时间分辨力提供了依据；本文还介绍了数据采集所使用的受检设备及体模速度验证设备,并设计了简要的时间分辨力测量方法,在此基础上完成了数据的采集。由于时间分辨力动态体模整体装置在设计上采用了两个不锈钢横梁,使得数据采集时产生了比较严重的放射状金属伪影。金属作为一种高密度衰减物,在射线通过时,其衰减系数比有机玻璃等组织要高很多,所以X射线在被这些高密度衰减物作用后会急剧衰减,导致对应的投影数据失真,在图像重建时就会出现实物中不存在的成分,也就是金属伪影。金属伪影是影响CT图像质量的个重要因素,因此在利用采集到的图像测量时间分辨力时,首先需要对原始图像进行预处理。本文对图像进行预处理的大致步骤是首先采用传统的白适应前置滤波器对遭到金属伪影破坏的原始图像进行滤波,以降低图像的噪声并对图像进行平滑；其次采用Mean-Shift图像分割算法将滤波后的图像分为金属类部分和伪影类部分(由于重建后的图像包括两个环形伪影,我们将直径较小的环形伪影也作为伪影类部分)；接着对两部分的图像分别进行Radon变换,得到各自的弦图；然后采用混合插值算法对两部分图像进行插值校正,即对金属类部分做三次样条插值,伪影类部分做线性插值,为方便以后的数据处理,将直径较小的环形伪影作为伪影部分去掉；最后将校正后的两部分弦图进行融合,再对融合后的图像进行滤波反投影重建(Filtered Back Proj ection,FBP),得到去除放射状金属伪影及小圆弧后的图像,从而完成图像的预处理。然后,为了确定圆弧所在的圆及圆心,需对预处理完后的图像进行圆心定位检测。一般情况下,采用Hough变换圆检测算法进行确定。Hough变换(Hough Transformation,HT)是利用图像的全局特性将边缘像素连接起来组成区域封闭边界的一种方法,它实现的是一种从图像空间到参数空间的映射关系。本文详细介绍了基于传统Hough变换的直线检测及圆检测,传统Hough变换圆检测算法的基本思想是将图像的空间域变换到参数空间,用大多数边界点满足的某种参数形式来描述图像中的曲线边界,由于圆的参数空间是三维的,所以进行检测时需要消耗非常大的计算时间及存储空间。在此情况下,本文提出了一种基于图像本身的灰度信息和圆的梯度信息的圆检测算法,该算法减少了无效累积的检测,极大地降低了计算量与资源需求,提高了检测速度。文章还详细介绍了梯度的求取方法以及基于于梯度信息圆检测算法的具体步骤,实现了圆弧所在圆的检测,并画出其所在的圆。最后,本文详细地介绍了传统的Prewitt算子,该算子抗噪性强、检错率低、检测效果好,所以本文利用该算子实现了圆弧的边缘检测,比较准确地确定了圆弧的起始点和终点坐标,同时结合基于梯度信息的Hough变换圆检测算法确定的圆弧所在圆的圆心坐标,计算出当CT机架以0.5s/240°的扫描方式采集到的图像数据所对应的圆心角大小为(240.0791°±0.6637°),然后根据CT时间分辨力的计算公式,计算出其大小为(0.5002+0.0014)s。因此我们可以看出,经过测量得到的CT时间分辨力与CT扫描仪设定的0.5s/240°的扫描方式基本吻合,并且本课题设计的方法具有重复性,这表明利用本课题设计的时间分辨力测量方法及研制的均匀体模可以用来测量CT的时间分辨力,从而为评价CT的性能和质量保证提供一种新的研究方法和评价工具。