稀疏角度及低劑量CT圖像重建算法研究.pdf

1、近年來,計算機斷層成像技術(Computed Tomography,CT)已經(jīng)在臨床獲得了廣泛應用,尤其在醫(yī)學診斷及治療中的應用越來越廣泛。與其他影像檢查手段相比,如X線機,C工具有較高的分辨率,是現(xiàn)代影像學的杰出代表。然而由于CT設備在提高成像質量的同時,使用了更大的X射線劑量,使得人們越來越關注CT劑量對人體的潛在危害。包括GE,Toshiba和Philips在內的各大公司都在強調低劑量檢查,以減少輻射劑量對病人的損傷,最新推出的C

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

3、去噪領域的一些重要工作,闡述當前關于非局部,多尺度的算法思想,并將這些新的思想應用于稀疏角度及低劑量CT圖像重建的問題中。
　　 針對稀疏角度CT重建及低劑量CT重建,期望降低CT劑量的同時有效改善重建圖像質量,分別主要采用約束迭代重建算法,投影域恢復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CT稀疏投影數(shù)據(jù)采用POCS算法進行重建,以獲得滿足數(shù)據(jù)一致性及非負性約束的重建圖像；隨后由POCS重建圖像導引非局部平均對其進行優(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,達到提升圖像質量的目的。兩相交替進行,直至滿足某一終止準則。仿真實驗表明,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量。
　　 (2)提出一種投影數(shù)

5、據(jù)恢復導引的非局部平均(NL-means)低劑量CT重建方法。首先通過非線性Anscombe變換將滿足Poisson分布的投影數(shù)據(jù)轉化為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圖像作為先驗構建非局部權值矩陣,并將該權值矩陣用于低劑量CT圖像的非局部平均成像。仿真和臨床實驗結果表明,該方法在噪聲消除和偽影抑制