稀疏角度螺旋CT重建及金属伪影校正

发布时间：2021-11-09 18:49

　　计算机断层成像（Computed Tomography,CT）因具有无创、高时空分辨率等成像特点,被广泛应用于疾病的早期筛查和临床诊断。然而,医学CT检查仍面临高辐射剂量和金属伪影的困扰。目前,降低CT扫描辐射剂量通常采用两种方式:一是通过降低CT扫描过程中的管电流或缩短扫描时间来降低毫安秒（low-mAs）。但是,由于low-mAs扫描因光子不足造成投影数据噪声水平增加,直接解析重建容易导致重建图像出现明显的噪声和伪影。二是采用稀疏角度（Sparse-view）扫描减少X射线球管旋转一周的曝光次数。但Sparse-view扫描因投影角度个数不满足奈奎斯特（Nyquist）采样定理,采样个数不足容易导致解析重建图像出现条形伪影。另外,在含有金属物质的CT扫描过程中,金属物质的高衰减和X射线的多能谱特性导致投影数据退化是造成金属伪影产生的主要原因,直接解析重建容易导致重建图像出现亮暗相间的条形伪影。上述问题,若不采用技术处理,图像中的噪声和伪影不可避免地影响临床诊断。因此,作者分别提出了基于TTGV-POCS的稀疏角度CT迭代重建方法和基于深度学习的金属伪影校正方法。（1）针对稀疏角度螺... 

【文章来源】：南方医科大学广东省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１不同扫描协议下的ＣＴ解析重建图像

?项士学位论文???第二章ＣＴ成像理论与重建算法简介??ＣＴ成像理论以及相关数学基础建立了投影数据与断层图像之间的联系，ＣＴ??成像技术利用不同角度测量得到的线积分衰减数据重构出断层图像信息。本章??首先介绍ＣＴ成像理论基础，主要包括Ｌａｍｂｅｒｔ?Ｂｅｅｒ定律、Ｒａｄｏｎ变换和中心切??片定理，然后介绍ＣＴ重建中不同成像几何下的解析重建算法和迭代重建算法。??２．１?ＣＴ成像理论基础??２．１．１?Ｌａｍｂｅｒｔ－Ｂｅｅｒｓ?定理??’０?［］?ｕ?｜＇｜?，???卜．?／?－—＾??图２－１?Ｌａｍｂｅｒｔ－Ｂｅｅｒｓ定理不意图。??Ｆｉｇ．２－１?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｌａｍｂｅｒｔ－Ｂｅｅｒｓ＾?ｌａｗ．??相干散射、光电效应及康普顿效应是Ｘ射线穿过物体时造成射线衰减的主??要原因。当射线能量一定时，Ｘ射线穿过不同物质的衰减程度不同。Ｘ射线能量??的衰减主要取决于物质的原子序数和密度，其关系可以用Ｌａｍｂｅｒｔ－Ｂｅｅｒｓ定理来??表示。如图２．１所示，当单色Ｘ射线束入射强度为／。时，穿过均匀密度的物体后??探测器检测到的射线强度／满足Ｌａｍｂｅｒｔ－Ｂｅｅｒｓ定理：??Ｉ?＝?ｋｅｉ１?（２．１）??其中，Ｍ为物质在该单色波长下的线性衰减系数，／为穿过均匀密度物体的射线长??度。由公式（２．１）可知，当物质的衰减系数越高或者射线穿过的长度越长，Ｘ射??线的衰减强度越大。??由于人体内组织器官的差异，不同物质对Ｘ射线的衰减强度也有所差异。??将每条Ｘ射线穿过的均匀物体分成多个等距Ａ／，则Ｌａｍｂｅｒｔ－Ｂｅｅｒｓ定理扩展到等??距非均匀物体可表示为：??９??

?第二章ＣＴ成像理论与重建算法简介???／?＝／〇ｅ－２ｆ＝１ＭｉＡＺ?（２．２）??当ＡＺ?４?０时，等式（２．２）可以用积分形式表示：??Ｉ?＝?Ｉ〇ｅ－－ｆ〇＾ｄｌ?（２．３）??等式（２．３）两边同时取对数后可得到线积分投影数据，其关系如下：??ｐ⑴＝Ｉｎ?（＋）?＝?ｊ?（２．４）??２．１．２?Ｒａｄｏｎ?变换??ｘ??＾ｙ）??图２－２坐标系变换示意图。??Ｆｉｇ．２－２?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ．??Ｒａｄｏｎ变换和求逆公式是奥地利数学家Ｒａｄｏｎ在１９１７年提出的关于投影数??据重建出图像的数学理论。Ｒａｄｏｎ在数学上证明，由无限多个线积分值可以重建??出物体的二维、三维图像。Ｒａｄｏｎ变换建立了图像与投影的联系。如图２－２所示，??设／（Ｘｙ）为欧几里德空间下的二维分布函数，直线Ｌ距原点的距离为ｔ，其法线??与ｘ轴的夹角为０，则直线Ｌ可以表示为：ｘｃｏ＿ｓ０?＋?ｙｓｉｎ０－ｔ?＝?Ｏ。则，／（ｘ，ｙ）??沿直线Ｌ的线积分投影值ｐ（ｔ，０）的关系可以表示为：??厂＋００?厂＋００??ｐ（ｔ，?０）＝?｜?Ｉ?ｆ（ｘ，ｙ）Ｓ（ｘｃｏｓｄ?＋?ｙｓｉｎｄ?—?ｔ）ｄｘｄｙ?（２．５）??Ｊ?—?ＱＯ?Ｊ－ＱＯ??其中，是狄拉克函数。??Ｒａｄｏｎ变换表示了从图像得到投影数据的过程。相反，Ｒａｄｏｎ逆变换则表示??１０??


本文编号：3485883