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迭代重建算法的研究进展
在满足临床诊断要求的图像质量同时,减少受检者的辐射剂量,已成为当今影像学的重要研究方向,重建算法的改进就是CT低剂量研究的一个重要方向.常用的CT图像重建算法主要有两类:解析算法(Analytic Reconstruction,AR)和迭代算法(Iterative Reconstruction,IR).作为解析算法的代表,FBP算法一直都被作为CT图像重建方法的基础和"金标准",该算法运算速度快,但对成像过程做了很多简化模拟,易受统计波动的影响,图像噪声较大.迭代算法可以弥补FBP算法所固有的问题.近年来,多种迭代算法已经快速发展,并陆续投入了临床应用,其中,自适应统计迭代重建技术(Adaptive Statistical Iterative Reconstruction,ASiR)可以有效地降低图像噪声,改善图像质量,在保证同样图像质量和相似重建速度的前提下,剂量可以降低30%~65%.
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“双低”技术在CT肺动脉成像滤波反投影算法中可行性研究
目的 探讨80 kVp管电压及碘克沙醇(270 mg I/ml)条件下,采用滤波反投影(FBP)算法重建图像行CT肺动脉成像(CTPA)检查的可行性.方法 前瞻性收集52例行CTPA检查的患者,根据CT扫描管电压和对比剂不同,将患者平均分为对照组和试验组.记录两组的CT容积剂量指数(CTDIvol)和剂量长度乘积(DLP),并计算出加权剂量指数(CTDIw)和有效剂量(E).对图像质量进行目测评分、测量及其辐射剂量进行统计学处理.结果 两组患者的性别比、年龄、身高、体重及体质量指数(BMI)差异均无统计学意义(P＞0.05).与对照组相比,试验组用碘量降低了22.9％;试验组CTDIvol、DLP、CTDIw和E分别降低了73.5％、75.1％、73.5％和75.8％(t=＜0.001、30.5、＜0.001、-28.7,P＜0.05);两组图像均符合诊断要求,图像质量目测评价和测量结果差异均无统计学意义(P＞0.05).结论 使用80 kVp管电压和碘克沙醇行CTPA检查时,FBP重建图像质量可以满足诊断需要,同时能降低辐射剂量和对比剂用量,减少X射线管损耗.
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基于FHT和MSBP的CT图像滤波反投影重建方法设计
滤波反投影算法(FBP)是商用CT系统中广泛使用的图像重建方法.在CT图像重建应用的场合,投影数据和目标函数都属于实数空间范畴.基于Fourier变换的重建方法涉及大量复数运算,是其在计算上的一个固有特点.与Fourier变换相比,Hartley变换以其实值变换的特点,在实数域能够替代Fourier变换,进行信号和图像的处理.MSBP方法是基于重建图像像素和投影射线之间在不同的投影方位上所存在的几何关系而提出的.将快速Hartley变换(FHT)算法和MSBP方法应用于CT图像的滤波反投影重建方法中,在保持精度不变的前提下,减少了所需的存储空间和计算量.
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迭代重建联合单能谱成像在冠状动脉CT血管造影中的作用
目的 比较冠状动脉CT血管造影(coronary CT angiography,CCTA)应用前瞻性心电门控扫描+滤波反投影算法(filter back projection,FBP)、纯化单能谱佳单能量+FBP法、纯化单能谱佳单能量+迭代重建(sinogram affirmed iterative reconstruction,SAFIRE)的图像质量差异,探讨冠状动脉双源CCTA成像的优化方案.方法 拟诊或冠心病复诊、行冠状动脉双源CT血管造影超体质量患者80例,随机分为对照组和观察组各40例,对照组采用前瞻性心电门控触发序列扫描,采用FBP法重建;观察组采用双能量模式扫描,将自动获得的100、140 kVp数据导入Heart PBV软件,经Mononergetic程序处理获得65、70、75、80、85、90 keV单能量图像,进行FBP法重建,比较不同单能量重建图像主动脉根部(左冠状动脉开口处)CT值、噪声(noise determination,SD)、信噪比(signal noise ratio,SNR)、对比噪声比(contrast noise ratio,CNR)后选择佳单能量,然后对佳单能量数据行SAFIRE法重建.比较对照组心电门控扫描+FBP重建和观察组佳单能量+SAFIRE重建、佳单能量+FBP重建的主动脉根部CT值、SD、SNR、CNR、图像质量评分.结果 观察组有效辐射剂量[(3.31±0.43) mSv]与对照组[(3.52±0.59)mSv]比较差异无统计学意义(P＞0.05);观察组在75 keV单能量时主动脉CT值[(438.21±38.34) Hu]较高,SNR、CNR*(23.52±3.23、0.99±0.01)高,SD[(18.65±3.81)Hu]较低,为佳纯化单能谱图像keV水平;观察组采用佳单能量+SAFIRE重建时,SNR(32.61±2.11)、CNR(39.24±2.34)高于对照组心电门控+FBP重建(17.61±3.22、22.13±3.62)和观察组佳单能量+FBP重建(23.52±3.23、28.32±2.51),SD[(13.45±3.68) Hu]低于对照组心电门控+FBP重建[(22.63±5.18) Hu]和观察组佳单能量+FBP重建[(18.65±3.81) Hu](P＜0.05),主动脉CT值[(437.34±38.21)Hu]、图像质量评分[(4.84±0.05)分]高于对照组心电门控+FBP重建[(398.76±46.62)Hu,(4.66±0.15)分](P＜0.05),且图像质量评分高于观察组佳单能量+FBP重建[(4.78±o.06)分](P＜0.05).结论 CCTA采用纯化75 keV单能谱单能量+ SAFIRE重建可获得佳图像质量.
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256排螺旋CT迭代算法诊断肺结节的优水平
目的 比较256排螺旋CT低剂量迭代算法与滤波反投影算法(filtered back projection,FBP)图像差异,找出迭代算法诊断肺结节的优水平.方法 75例肺结节患者分别行FBP和低剂量迭代算法扫描与薄层重建,比较FBP与低剂量迭代算法薄层重建图像的肺组织信噪比、对比噪声比及小结构可见性、诊断确信程度、空间分辨率、密度分辨率评分.结果 FBP重建图像肺结节信噪比、肺组织信噪比、对比噪声比分别为1.13±1.02、10.59±3.28、11.25±7.40,小结构可见性、诊断确信程度、空间分辨率、密度分辨率评分分别为3.46±0.50、3.48±0.68、3.88±0.33、3.60±0.49;迭代算法重建图像iDose4～7肺结节信噪比、肺组织信噪比、对比噪声比,iDose1～4小结构可见性,iDose1～7诊断确信程度、空间分辨率及密度分辨率评分与FBP重建图像比较差异均无统计学意义(P＞0.05).结论 256排CT螺旋低剂量迭代算法重建中iDose 4在肺结节筛查中为优水平,图像质量接近FBP图像,且辐射剂量明显降低.
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基于投影数据全广义变分小化的低剂量CT重建
目的 提出基于投影数据全广义变分小化的低剂量CT重建方法.方法 首先,通过非线性Anscombe变换将满足Poisson分布的投影数据转化为近似Gaussian分布,然后基于全广义变分正则化模型对变换后的Gaussian型数据进行噪声去除.后,对去噪的结果进行Anscombe逆变换后实现传统的滤波反投影(FBP)CT重建.结果 数值体膜实验结果表明本文提出的方法可以大大地改进重建图像的质量.FBP方法重建的Clock和Shepp-Logan体膜图像的信噪比分别为17.752 dB和19.379 dB,本文方法重建的图像的信噪比提高到24.0352 dB和23.4181 dB.FBP方法重建方法重建的Clock和Shepp-Logan体膜图像的均方误差分别为0.86%和0.58%,本文方法重建的图像的均方误差降低到到0.2%和0.23%.结论 本文方法可以在投影数据不满足分段常数假设的前提下去除噪声和条形伪影,从而提高低剂量CT图像重建质量.
关键词： 低剂量CT重建 全变分 全广义变分正则化 Gaussian分布 滤波反投影算法 -
迭代重建技术降低踝关节内固定金属伪影的价值
目的 探讨迭代重建(iterative reconstruction,IR)技术在踝关节金属内固定术后数字化断层融合(digital radiographic tomosynthesis,DTS)检查中的临床应用价值.方法 2014年10月-2015年6月采用DTS技术检查踝关节金属内固定术后复查患者30例,每例患者的原始数据分别采用IR算法和滤波反投影(filter back projection,FBP)算法进行重建.重建后图像根据图像噪声、内固定金属周围骨质清晰度和失真度,以3分法对图像质量进行主观评价,数值越高图像越清晰;测量螺钉伪影长度、螺钉与骨质结合程度作为客观数据评价,数据值越小图像质量越好.结果 图像噪声、内固定周围骨质清晰度和失真度的主观评分:采用IR算法重建的图像中,优片26例(86.7％),良片4例(13.0％);采用FBP算法重建的图像中,优片3例(10.0％),良片27例(90.0％);两种算法重建图像优质率差异有统计学意义(x2=21.043,P＜0.001).两种算法重建图像均无螺钉伪影.IR算法重建图像螺钉与骨质结合紧密,间隙度为0 mm;FBP算法重建图像螺钉与骨质结合间隙度为0.2～0.3 mm,系金属硬化束伪影.结论 DTS扫描IR技术能有效降低踝关节内固定金属伪影,图像质量明显优于FBP重建图像,踝关节金属内固定DTS检查IR技术有较高的临床应用价值.
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基于探测器宽度的FBP改进算法
在实际的CT重建过程中,探测器是有大小的,如果我们在重建算法设计中考虑到这一点,对重建图像来说,将会得到更多更精确的信息量.本文针对实际探测器的结构特点,提出一种新的改进FBP重建算法,将算法与实际结合,并通过实际的工业CT系统进行实验.实验结果表明,改进方法重建出的图像边缘和细节都要比未改进的方法好,而且还有抑制噪声的作用,对工业CT的实际应用有一定的意义.
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扇束工业CT重建算法速度优化
扇束工业CT一般采用滤波反投影算法进行CT图像重构,其计算复杂度为O(N3)[1].如果不进行优化,这种算法的计算速度很难达到工业构件检测的要求.在总结了我们对重建速度所做的优化工作基础上,重点分析了一种基于正、余弦函数性质的优化方法.分析表明,这种优化方法理论上可以使运算速度提高3倍.计算机模拟显示,在实际实现中,这种方法配合其他优化措施,可以使重构速度提高6倍以上.
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锥形束重构解析算法的研究历程及内在联系
本文提出了锥形束重构解析算法研究历程中的主要问题,阐述了锥形束重构领域相关数学理论和数值计算方法建立与发展的脉络,剖析了锥形束重构研究过程中各算法的内在联系.指出了该领域今后研究工作的某些关键问题.
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用对称反投影及递归迭代实现扇束CT快速重建
为提高扇束滤波反投影(FBP)算法重建CT图像的速度,本文提出了一种利用对称反投影并结合递归迭代的方法来减少反投影的运算量.研究表明该方法可使重建速度提高约23倍,且不会带来新的重建误差.
