稀疏角度及低劑量CT圖像重建算法研究.pdf

1、近年來(lái),計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)(Computed Tomography,CT)已經(jīng)在臨床獲得了廣泛應(yīng)用,尤其在醫(yī)學(xué)診斷及治療中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。與其他影像檢查手段相比,如X線機(jī),C工具有較高的分辨率,是現(xiàn)代影像學(xué)的杰出代表。然而由于CT設(shè)備在提高成像質(zhì)量的同時(shí),使用了更大的X射線劑量,使得人們?cè)絹?lái)越關(guān)注CT劑量對(duì)人體的潛在危害。包括GE,Toshiba和Philips在內(nèi)的各大公司都在強(qiáng)調(diào)低劑量檢查,以減少輻射劑量對(duì)病人的損傷,最新推出的C

2、T也都以其劑量控制技術(shù)為最大賣點(diǎn)。通過(guò)限制管電流等CT掃描參數(shù)以及降低采樣角度,可以達(dá)到降低輻射劑量的目的,但同時(shí)在投影數(shù)據(jù)中引入了很強(qiáng)的噪聲,使得重建的CT圖像產(chǎn)生嚴(yán)重退化,且圖像中包含大量的條形偽影。因此如何在保證圖像質(zhì)量的前提下有效地降低射線劑量成為近年來(lái)CT領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　 隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的飛速發(fā)展,圖像去噪和恢復(fù)領(lǐng)域出現(xiàn)了很多新算法、新思想,這也為從算法方面改善低劑量CT圖像質(zhì)量提供了新的契機(jī)。本文將回顧圖像

3、去噪領(lǐng)域的一些重要工作,闡述當(dāng)前關(guān)于非局部,多尺度的算法思想,并將這些新的思想應(yīng)用于稀疏角度及低劑量CT圖像重建的問(wèn)題中。
　　 針對(duì)稀疏角度CT重建及低劑量CT重建,期望降低CT劑量的同時(shí)有效改善重建圖像質(zhì)量,分別主要采用約束迭代重建算法,投影域恢復(fù)及圖像后處理等方法。基于這兩種有效降低輻射劑量的方式考慮,本文主要做了以下工作:
　　 (1)提出了一種基于非局部平均迭代修正的稀疏角度CT凸集投影迭代重建方法,該方法采用

4、兩相式重建策略:首先對(duì)CT稀疏投影數(shù)據(jù)采用POCS算法進(jìn)行重建,以獲得滿足數(shù)據(jù)一致性及非負(fù)性約束的重建圖像；隨后由POCS重建圖像導(dǎo)引非局部平均對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化修正,以消除圖像中的高頻噪聲,保持圖像邊緣,減少條形偽影,達(dá)到提升圖像質(zhì)量的目的。兩相交替進(jìn)行,直至滿足某一終止準(zhǔn)則。仿真實(shí)驗(yàn)表明,本文提出的非局部平均迭代修正稀疏角度CT POCS重建算法,可有效抑制重建圖像噪聲和條形偽影,大幅提高重建圖像質(zhì)量。
　　 (2)提出一種投影數(shù)

5、據(jù)恢復(fù)導(dǎo)引的非局部平均(NL-means)低劑量CT重建方法。首先通過(guò)非線性Anscombe變換將滿足Poisson分布的投影數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為Gaussian分布,以便于投影數(shù)據(jù)噪聲的濾除；待投影數(shù)據(jù)濾波后,對(duì)濾波后投影數(shù)據(jù)執(zhí)行Anscombe逆變換和濾波反投影(FBP)CT圖像重建；然后將投影數(shù)據(jù)濾波后的FBP圖像作為先驗(yàn)構(gòu)建非局部權(quán)值矩陣,并將該權(quán)值矩陣用于低劑量CT圖像的非局部平均成像。仿真和臨床實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法在噪聲消除和偽影抑制