PET圖像重建算法的研究與優(yōu)化.pdf

1、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展使得計(jì)算機(jī)應(yīng)用滲透到生活工作的各個(gè)方面。在臨床醫(yī)學(xué)中，計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用也越來(lái)越普遍。正電子發(fā)射斷層成像(PositronEmission Tomography，PET)是一種重要的臨床輔助診斷技術(shù)，它在臨床中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。其主要原理是：將一定劑量的放射性同位素藥劑注入患者體內(nèi)，這些具有放射性的粒子在衰變過(guò)程釋放出正電子，正電子遇到負(fù)電子發(fā)生湮滅，產(chǎn)生兩個(gè)反向運(yùn)動(dòng)的光子。PET儀器檢測(cè)得到人體空間區(qū)域內(nèi)發(fā)射的

2、光子值，然后根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)重建出原先人體內(nèi)部特定器官的灰度圖像，通過(guò)圖像可以表明該器官的新陳代謝的興旺程度，從而可以辨明該器官是否有病變甚或癌變。
　　 PET成像的關(guān)鍵是圖像的三維重建過(guò)程。PET圖像重建算法大致可分為解析法和迭代法兩類。解析法又以濾波反投影算法為代表。而統(tǒng)計(jì)迭代算法以Shepp和 Vardi在1982年提出的基于最大似然期的期望值最大化算法(MaximumLikelihood Expectation Maxi

3、mization，MLEM)最為經(jīng)典。MLEM算法是基于像素的迭代算法，每個(gè)體素的像素值被看作是待估計(jì)參數(shù)，通過(guò)不斷迭代更新，使似然函數(shù)逼近最大，由此得到極大似然參數(shù)估計(jì)值。這樣的思想為后續(xù)的各種改進(jìn)算法所采用，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的OSEM，MOSEM等算法。
　　 經(jīng)典 MLEM算法計(jì)算量大，重建速度很慢，很難直接應(yīng)用到實(shí)際工程中。因此，本文在重點(diǎn)研究傳統(tǒng)的 MLEM算法的基礎(chǔ)上，通過(guò)仔細(xì)分析了其計(jì)算過(guò)程，對(duì) MLEM算法的