四平板PET的系统矩阵计算与快速重建

发布时间：2023-06-09 18:23

　　随着近些年正电子发射断层扫描成像(positron emission computed tomography,PET)的不断发展,为了提升PET系统的性能,设计研制了很多新奇的系统结构,四平板PET系统就是其中的一种。相比于双平板系统,四平板系统具有覆盖角度全面,灵敏度高的优点;相比于环形系统,四平板系统具有系统结构可调节,灵活度高,适应性强的优势。为了达到更好的重建效果,需要构建精确的四平板PET系统响应矩阵(system response matrix,SRM)模型,而精确模型需要庞大的计算量,对计算速度有较高要求。因此快速精确计算四平板PET系统矩阵的方法具有十分重要的应用价值。本文的主要工作分为以下几个部分:(1)以射线追踪算法为基础构建四平板PET的系统模型。包括使用多射线追踪方法构建的伽马光子空间传播模型,以及为消除深度作用(depth of interaction,DOI)影响构建的光子在晶体中的传播模型。以双平板PET系统中响应线(line of response,LOR)的平移不变性和对称不变性为基础,研究四平板PET系统中LOR的空间几何特性,特别是互相垂直的相邻探...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 平板PET的发展
        1.2.2 系统矩阵的计算
    1.3 论文的主要内容
第二章 四平板PET系统矩阵的构建
    2.1 引言
    2.2 构建系统矩阵的方法
        2.2.1 射线追踪的计算方法
        2.2.2 构建光子在空间中传播的模型
        2.2.3 构建光子在晶体中传播的模型
    2.3 四平板PET系统的对称性
        2.3.1 相对探测器的几何对称性
        2.3.2 相邻探测器的几何对称性
        2.3.3 压缩系统矩阵规模的效果
    2.4 本章小结
第三章 基于CUDA的四平板PET快速重建
    3.1 引言
    3.2 计算系统矩阵的加速方法
        3.2.1 CUDA简介
        3.2.2 使用GPU计算系统矩阵的方法
        3.2.3 排序数据过程的优化
        3.2.4 压缩系统矩阵的优化
    3.3 图像重建的加速方法
        3.3.1 相对探测器的投影实现
        3.3.2 相邻探测器的投影实现
    3.4 GPU加速效果评估
        3.4.1 计算系统矩阵的加速效果
        3.4.2 图像迭代重建的加速效果
    3.5 本章小结
第四章 四平板PET重建效果评估
    4.1 引言
    4.2 仿真实验设计
        4.2.1 重建图像的均匀性测试
        4.2.2 重建图像的形状恢复测试
        4.2.3 建模光子在晶体中传播的效果
        4.2.4 重建图像的定位精度测试
    4.3 实验结果分析
        4.3.1 均匀性测试结果
        4.3.2 形状恢复测试结果
        4.3.3 DOI建模测试结果
        4.3.4 重建定位测试结果
        4.3.5 FDG小鼠实验结果
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3832690