基于全变分正则化的PET图像重建技术及其在PET/MR系统衰减校正中的应用
发布时间：2021-08-18 07:12
在成像领域中,因受各种客观条件的限制和处理各类特殊问题的需求,比如CT中对于减少扫描成本和辐射剂量的要求,PET中对于减少晶体个数的需求等,导致采集的数据不完全。为了获得高质量的重建图像,全变分正则化方法被广泛应用于各种不完全投影数据情况下的迭代重建中。全变分最小化方法同样适用于PET/MR系统的硬件衰减校正中。PET/MR作为最前沿的医学成像技术之一,对于肿瘤、神经系统、心血管系统三大领域疾病的早期诊断、分期、治疗监测和疗效评估有重要意义。PET/MR中,对于PET图像定量评估的精确性影响最大的因素之一是?射线的衰减。因此准确的衰减校正对成像至关重要。其中,MR硬件的衰减校正不容忽略。本文的主要研究工作如下:1.提出一种新的PET/MR中MR硬件衰减的方法。相比于CT扫描法和透射扫描法中放射源需旋转的扫描方式,本文将固体桶源（68Ge源）固定放置在PET/MR视野范围内,采集其发射数据用于重建MR硬件的衰减图。2.提出相应的算法设计。我们提出改进的MLEM算法,结合从CT扫描得到的硬件形状信息作为先验知识和Split Bregman求解的全变分正则化约束,求解有限角重建问题,得到硬件...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
四种PET/MR系统
图 1-2 近年关于 PET/MR 的论文及引文数量Fig.1-2 Number of publications and cited times on topic ‘PET/MR’1.2 全变分在图像领域的应用基于全变分正则化的迭代重建算法一直被应用于各类图像重建领域。在 CT 成像中，因大物体或特殊结构的扫描，对减小辐射剂量和扫描成本的需求，对提高检测效率的需要等，导致 CT 扫描中的投影数据的减少或者不可测，但是在实际应用中还是要从不完全的投影数据中重建出图像。在此类重建问题中，因投影数据的个数远小于未知像素数，按照数学角度来说，要求解的方程属于欠定方程，此问题属于不适定问题。对于不完全投影数据情况下的迭代重建，一部分研究人员开始用 TV 正则化方法解决此类问题[4]。Candes 等人在 2004 年提出从不完全数据信号中重建出图像信息的图像全变分最小化的方法[5]，2005 年在稀疏投影条件下研究小波变换和全变分准则，提出可应用于信号压缩和医学图像领域[6]。2006 年，Sidky 等人结合代数重建方法和最小 化 全 变 分 的 方 法 ， 提 出 一 种 算 法 名 为 ASD-POCS （ Adaptive Steepest
上海交通大学硕士学位论文步的提升。而且骨骼在 MR 图像中与空气的成像相似，都是弱 MR T1W1 中难以区分，同时，水和脂肪的分割也需要提高精问题，在 MR 扫描中引入新的序列，其中超短回波序列（UltrasTE）即是新的可以提取出骨骼信号的序列。在全身成像中，可应xon 序列对水和脂肪进行更精确的分割。Berker 等人将 UTE 序列起来，得到又一新的三回波序列（UTE triple-echo，UTILE），短扫描时间[27]。类是基于地图集配准的方法。基于地图集的校正方法采用 MR-C先将患者的 MR 图像与 MR 图像模板进行配准，将配准使用的对应的 CT 模板，得到相应的伪 CT 图像用于 PET 的衰减校正1-3 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于正则化迭代的并行磁共振图像重建算法[J]. 陈蓝钰,常严,王雷,杨晓冬. 计算机测量与控制. 2015(12)
[2]PET/MR衰减校正技术的研究进展[J]. 高艳,赵晋华. 中国医疗设备. 2015(07)
[3]PET/MRI衰减校正技术研究进展[J]. 王海鹏,樊馨,贠明凯,章志明,刘宇,单保慈. 中国医学影像技术. 2014(02)
[4]基于稀疏约束的自适应正则化迭代重建算法[J]. 王超,闫镔,李磊,曾磊,李建新. CT理论与应用研究. 2012(04)
[5]PET设备的成像原理、现状及展望[J]. 刘文艳,王晶,沙飞,潘清,王珂,谢艳,马宇晶. 中国医学装备. 2012(10)
[6]全身MR/PET联合成像:技术构想、临床工作流程及初步结果[J]. 黄玉清. 磁共振成像. 2011(06)
[7]MR-PET研究进展与前景[J]. 李天然,杜湘珂. 中华放射学杂志. 2011 (04)
[8]CT用于PET衰减校正技术的研究进展[J]. 柴培,聂彬彬,叶婷,武丽伟,单保慈. 中国医学影像技术. 2010(08)
[9]PET-CT技术的发展现状与展望[J]. 朱朝晖. 现代仪器. 2004(04)
[10]PET成像及其在中国发展的建议[J]. 包尚联,黄新瑞,邹润磊. 中国医疗器械信息. 2003(05)
硕士论文
[1]Bregman迭代方法及其在稀疏问题中的应用[D]. 张慧.国防科学技术大学 2009
[2]迭代法在图像重建中的研究与应用[D]. 张慧滔.首都师范大学 2005
本文编号：3349449
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
四种PET/MR系统
图 1-2 近年关于 PET/MR 的论文及引文数量Fig.1-2 Number of publications and cited times on topic ‘PET/MR’1.2 全变分在图像领域的应用基于全变分正则化的迭代重建算法一直被应用于各类图像重建领域。在 CT 成像中，因大物体或特殊结构的扫描，对减小辐射剂量和扫描成本的需求，对提高检测效率的需要等，导致 CT 扫描中的投影数据的减少或者不可测，但是在实际应用中还是要从不完全的投影数据中重建出图像。在此类重建问题中，因投影数据的个数远小于未知像素数，按照数学角度来说，要求解的方程属于欠定方程，此问题属于不适定问题。对于不完全投影数据情况下的迭代重建，一部分研究人员开始用 TV 正则化方法解决此类问题[4]。Candes 等人在 2004 年提出从不完全数据信号中重建出图像信息的图像全变分最小化的方法[5]，2005 年在稀疏投影条件下研究小波变换和全变分准则，提出可应用于信号压缩和医学图像领域[6]。2006 年，Sidky 等人结合代数重建方法和最小 化 全 变 分 的 方 法 ， 提 出 一 种 算 法 名 为 ASD-POCS （ Adaptive Steepest
上海交通大学硕士学位论文步的提升。而且骨骼在 MR 图像中与空气的成像相似，都是弱 MR T1W1 中难以区分，同时，水和脂肪的分割也需要提高精问题，在 MR 扫描中引入新的序列，其中超短回波序列（UltrasTE）即是新的可以提取出骨骼信号的序列。在全身成像中，可应xon 序列对水和脂肪进行更精确的分割。Berker 等人将 UTE 序列起来，得到又一新的三回波序列（UTE triple-echo，UTILE），短扫描时间[27]。类是基于地图集配准的方法。基于地图集的校正方法采用 MR-C先将患者的 MR 图像与 MR 图像模板进行配准，将配准使用的对应的 CT 模板，得到相应的伪 CT 图像用于 PET 的衰减校正1-3 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于正则化迭代的并行磁共振图像重建算法[J]. 陈蓝钰,常严,王雷,杨晓冬. 计算机测量与控制. 2015(12)
[2]PET/MR衰减校正技术的研究进展[J]. 高艳,赵晋华. 中国医疗设备. 2015(07)
[3]PET/MRI衰减校正技术研究进展[J]. 王海鹏,樊馨,贠明凯,章志明,刘宇,单保慈. 中国医学影像技术. 2014(02)
[4]基于稀疏约束的自适应正则化迭代重建算法[J]. 王超,闫镔,李磊,曾磊,李建新. CT理论与应用研究. 2012(04)
[5]PET设备的成像原理、现状及展望[J]. 刘文艳,王晶,沙飞,潘清,王珂,谢艳,马宇晶. 中国医学装备. 2012(10)
[6]全身MR/PET联合成像:技术构想、临床工作流程及初步结果[J]. 黄玉清. 磁共振成像. 2011(06)
[7]MR-PET研究进展与前景[J]. 李天然,杜湘珂. 中华放射学杂志. 2011 (04)
[8]CT用于PET衰减校正技术的研究进展[J]. 柴培,聂彬彬,叶婷,武丽伟,单保慈. 中国医学影像技术. 2010(08)
[9]PET-CT技术的发展现状与展望[J]. 朱朝晖. 现代仪器. 2004(04)
[10]PET成像及其在中国发展的建议[J]. 包尚联,黄新瑞,邹润磊. 中国医疗器械信息. 2003(05)
硕士论文
[1]Bregman迭代方法及其在稀疏问题中的应用[D]. 张慧.国防科学技术大学 2009
[2]迭代法在图像重建中的研究与应用[D]. 张慧滔.首都师范大学 2005
本文编号：3349449
本文链接：https://www.wllwen.com/yixuelunwen/yundongyixue/3349449.html
最近更新
教材专著
