能谱CT成像算法及其在质子治疗中的应用研究

发布时间：2021-05-06 10:00

　　目前,CT成像己经成为临床应用中最重要的医学影像手段之一。新一代的能谱CT成像也越来越多的在临床诊断和放射治疗中发挥着重要的作用。然而,目前商用能谱CT系统的价格昂贵,在临床应用中的优势尚未得到全方位的验证。如何低成本的实现能谱CT成像并获取优质图像,如何利用能谱CT成像获取更多的物质信息,如何更加全面的评估能谱CT的临床应用价值,这些都是能谱CT成像能否获得更大范围普及的关键问题。在本文中,我们将对基于传统CT平台的能谱CT图像重建算法及相应的物质分解算法,和能谱CT在质子治疗中的应用这三个课题进行研究。首先,我们希望在现有的设备条件下,提供更具性价比的能谱CT成像系统解决方案。基于这一目标,本文提出了基于管电压切换扫描模式的非局部均值滤波能谱CT重建算法。首先,在传统的CT平台上实现了能谱CT投影数据的采集。然后,为了解决投影欠采样的问题,提出了基于非局部均值滤波的能谱CT重建算法。该算法利用图像域中像素块之间的相似性有效地去除噪声;同时加入了不同能谱图像之间的结构相似性约束,可以消除欠采样引起的条状伪影。实验结果表明,本文采用的管电压切换扫描模式较易获取能谱CT投影数据;同时,能... 

【文章来源】：南方医科大学广东省

【文章页数】：97 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 能谱CT的研究现状
        1.2.1 能谱CT成像系统
        1.2.2 能谱CT的临床应用
    1.3 论文的研究目标和意义
    1.4 论文的主要内容和结构
第二章 能谱CT成像系统
    2.1 背景
    2.2 能谱CT系统关键技术
        2.2.1 采样技术
        2.2.2 图像重建算法
        2.2.3 系统校正技术
    2.3 能谱CT的临床应用
        2.3.1 放射诊断
        2.3.2 放射治疗
    2.4 小结
第三章 基于非局部均值滤波的能谱CT图像重建算法研究
    3.1 引言
        3.1.1 能谱CT的发展及应用
        3.1.2 能谱CT重建算法
    3.2 实验方法
        3.2.1 能谱CT采样方法
        3.2.2 能谱CT图像重建算法
        3.2.3 基于GPU加速的算法实现
    3.3 实验结果
        3.3.1 仿真数据
        3.3.2 实验数据
    3.4 小结和讨论
第四章 基于字典学习的能谱CBCT重建分解算法研究
    4.1 引言
    4.2 实验方法
        4.2.1 能谱CBCT采样方法
        4.2.2 基于字典学习的能谱CBCT重建分解算法
        4.2.3 仿真与实验设置
    4.3 结果
        4.3.1 仿真结果
        4.3.2 实验结果
    4.4 小结与讨论
第五章 基于能谱CT图像的质子阻止本领估算方法研究
    5.1 引言
        5.1.1 质子射程估算
        5.1.2 质子阻止本领估算方法
    5.2 实验方法
        5.2.1 基于能谱CT的质子阻止本领估算方法
        5.2.2 阻止本领的不确定度
        5.2.3 质子射程的不确定度
    5.3 实验结果
        5.3.1 能谱CT算法验证
        5.3.2 能谱CT图像的不确定度
        5.3.3 能谱CT算法模型的不确定度
        5.3.4 能谱CT算法内在的不确定度
        5.3.5 阻止本领的不确定度汇总
        5.3.6 质子射程的不确定度
    5.4 小结和讨论
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读博士期间的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]利用双能量CT单能外推法减少金属伪影[J]. F.Bamberg,A.Dierks,K.Nikolaou,M.F.Reiser,C.R.Becker,T.R.C.Johnson,刘婷.  国际医学放射学杂志. 2011(05)



本文编号：3171722