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《錐束扇束CT優(yōu)質(zhì)重建算法研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、南方醫(yī)科大學(xué)博士學(xué)位論文錐束扇束CT優(yōu)質(zhì)重建算法研究姓名：馬建華申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：生物醫(yī)學(xué)工程指導(dǎo)教師：陳武凡20080522中文摘要博士學(xué)位論文南方醫(yī)科大學(xué)2005級(jí)博士學(xué)位論文錐束扇束CT優(yōu)質(zhì)重建算法研究專業(yè)：生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)位申請(qǐng)人：馬建華導(dǎo)師及職稱：陳武凡教授摘要計(jì)算機(jī)體層成像(Computerizedtomography,CT)使得層面成像第一次得到了廣泛的應(yīng)用，而且取得了突破性的發(fā)展。自上世紀(jì)七十年代第一臺(tái)商用CT掃描機(jī)面世以來，CT成像技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了三十多年的長足發(fā)展，現(xiàn)在CT已經(jīng)成為放射診斷領(lǐng)域內(nèi)不可缺少的一部分，是
2、一種成熟的、在臨床上普遍認(rèn)可的檢查方法。目前CT正處于快速的技術(shù)發(fā)展階段，并再次擴(kuò)展了它的應(yīng)用領(lǐng)域，如心臟、肺的動(dòng)態(tài)檢查及CT血管造影。螺旋CT的發(fā)展以及從單層掃描向快速掃描的轉(zhuǎn)變使得CT再次富有吸引力，并使得CT在技術(shù)和臨床前景方面有決定性的發(fā)展。八十年代FDK算法的提出，實(shí)現(xiàn)了三維意義上的CT重建。鑒于FDK算法可以基本解決小、中錐角效應(yīng)對(duì)圖像重建的影響，一直是實(shí)際應(yīng)用的主流算法。但隨著面積探測(cè)器技術(shù)的發(fā)展以及現(xiàn)代醫(yī)療對(duì)成像速度和精度要求的進(jìn)一步提升，將會(huì)使基于該技術(shù)和要求的快速精確三維錐束CT重建算法代表了當(dāng)前許多研發(fā)部門正在研究
3、和開發(fā)的關(guān)鍵性課題?，F(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)為了減少x射線對(duì)正常器官的輻射，希望以最少的x射線劑量獲取最好的圖像重建質(zhì)量，一方面可以通過感興趣區(qū)域重建，即盡量能對(duì)病灶區(qū)域集中成像；另一方面可以通過研究低劑量條件下重建圖像中存在的噪聲和診斷結(jié)果之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)優(yōu)良的CT成像算法。前者的實(shí)現(xiàn)要求射束的視場(chǎng)應(yīng)該盡量小，能罩住感興趣區(qū)同時(shí)要求掃描的軌道應(yīng)該盡可能短；后者要求根據(jù)圖像噪聲與診斷結(jié)果之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系建立合適的數(shù)學(xué)模型。上述兩方面均是目前臨床上CT應(yīng)用中急需解決的問題。在影像診斷中高密度的物體，如金屬植入物、外科固定器以及口腔填充物等，往往會(huì)在CT
4、成像時(shí)造成嚴(yán)重的金屬偽影，以致嚴(yán)重影響臨床診斷效果。因中文摘要此，高效準(zhǔn)確的CT圖像金屬偽影消除算法的研究始終是CT應(yīng)用研究的熱點(diǎn)問題，在臨床上將直接有助于指導(dǎo)放射治療計(jì)劃的制定。因此，為了解決上述的系列問題，我們需要真正意義上的三維重建算法，能夠快速精確地獲取優(yōu)質(zhì)的重建圖像：需要針對(duì)感興趣區(qū)精確成像的重建算法和低劑量條件下的重建算法，以期在最小的劑量下獲取最好的圖像重建質(zhì)量；我們還需要高效準(zhǔn)確的CT圖像金屬偽影消除算法，輔助臨床診斷。本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)集中表現(xiàn)如下：·提出一種新的基于混合濾波的螺旋錐束CT優(yōu)質(zhì)精確重建算法。新算法采用K
5、atsevich算法框架，巧妙地將現(xiàn)有FDK類型算法和Katsevieh算法的不同優(yōu)點(diǎn)有機(jī)地融合，完全回避投影數(shù)據(jù)中關(guān)于探測(cè)器坐標(biāo)變量的直接微分運(yùn)算，提高了成像質(zhì)量，減少了重建偽影。同時(shí)新算法的濾波過程仍是平移不變?yōu)V波且與FDl；：類型重建算法相比數(shù)據(jù)冗余加權(quán)是在濾波過程之后進(jìn)行，增強(qiáng)了數(shù)值計(jì)算的靈活性且沒額外增加計(jì)算復(fù)雜度。·提出一種新的螺旋錐束CT精確重建公式。新重建公式利用數(shù)學(xué)上嚴(yán)格的推導(dǎo)，將Katseivch重建公式中關(guān)于旋轉(zhuǎn)角度的微分運(yùn)算完全回避，使得成像質(zhì)量得到較大改善，減少了重建偽影。同時(shí)新算法仍然基于平移不變?yōu)V波且數(shù)據(jù)冗
6、余加權(quán)在濾波過程之后進(jìn)行，保持了數(shù)值計(jì)算的靈活性?！ぬ岢鲆环N新的基于PI線的扇形束CT超短掃描優(yōu)質(zhì)重建算法，新算法仍采用經(jīng)典的FBP重建算法框架，當(dāng)且僅當(dāng)滿足通過感興趣區(qū)域的任一直線均與掃描軌道相交時(shí)，就可以有效地進(jìn)行該區(qū)域的精確重建。新重建公式中回避了投影數(shù)據(jù)的求導(dǎo)運(yùn)算，將加權(quán)Hilbert濾波轉(zhuǎn)化為Hilbert濾波與Ramp濾波的組合形式。由于實(shí)際重建過程中要對(duì)離散數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，新算法中導(dǎo)數(shù)的回避將增加數(shù)值計(jì)算穩(wěn)定性，提高重建圖像質(zhì)量。·提出一種新的基于廣義Gibbs先驗(yàn)的低劑量CT重建算法。新算法首先對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)建模，其后
7、采用Bayesian最大后驗(yàn)估計(jì)方法，將投影數(shù)據(jù)中非局部的先驗(yàn)信息加諸于該數(shù)據(jù)的恢復(fù)中，達(dá)到抑制噪聲的效果，最后仍采用經(jīng)典的濾波反投影方法對(duì)恢復(fù)后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行解析CT重建。其中非局部先驗(yàn)我們稱之為廣義Gibbs先驗(yàn)，其原因在于該先驗(yàn)具有傳統(tǒng)Gibbs先驗(yàn)形式的同時(shí)，可以通過選擇較大鄰域和自適應(yīng)的加權(quán)方式充分利用投影數(shù)據(jù)的全局信息進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。一lI—中文摘要博士學(xué)位論文·建立一種新的針對(duì)由金屬偽影造成的CT圖像質(zhì)量退化的恢復(fù)算法。利用自適應(yīng)各向異性高斯濾波器對(duì)原始CT圖像進(jìn)行全局濾波，從而有效地濾除原始圖像中的噪聲并對(duì)射線狀金屬偽影進(jìn)
8、行了平滑，其后配合最大互信息量分割算法從圖像中分割出偽影成份，并利用其周圍非偽影部分的像素對(duì)偽影類像素進(jìn)行插值處理得到一個(gè)稱之為“偽組織”類的圖像，通過融合“偽組織一圖像的sinogram和原始CT圖像的s
