基于射线追踪算法的平板PET系统矩阵生成与性能分析

发布时间：2023-02-03 09:48

　　随着生物科技的发展,医学断层成像技术也日臻完善。正电子发射断层扫描（Positron Emission Tomography,PET）作为核医学领域中最重要的技术之一,在临床诊断中发挥着巨大的作用。在PET的断层图像重建中,由于图像的系统响应矩阵反映了从放射源分布到投影数据的数学关系,所以系统响应矩阵的质量对重建图像质量有着决定性的影响。因此系统矩阵的计算是PET图像重建中最关键的一步。本文利用传统射线追踪算法以及平板PET系统的特点,对如何改进射线追踪算法进行了研究。实现了一种简单的基于线段加权的算法,分析了此算法的不足并使用细分的方法进行了优化。在文章的最后提出了一种基于射线追踪算法和蒙特卡罗方法的结合算法。本文工作主要分为以下几部分:（1）阐述了传统的射线追踪算法的原理,并介绍了几种优化算法。实现了一种基于线段加权的射线追踪算法,设计了一种系统响应矩阵的存储方式。分别以长方体仿体和点仿体对计算出的系统响应矩阵进行图像重建。（2）开展基于体素的细分和基于探测器晶体细分的方法进行射线追踪算法优化研究。在分析中发现仅仅体素细分的重建图像会出现“颗粒”问题。为了解决“颗粒”问题并提高分辨... 

【文章页数】：64 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 课题研究目的与意义
        1.1.1 PET简介
        1.1.2 系统响应矩阵简介
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要工作和结构安排
第二章 平板PET系统
    2.1 引言
    2.2 平板PET
    2.3 系统响应线的编码
        2.3.1 晶体编号
        2.3.2 从晶体编号到响应线编号
    2.4 图像重建
        2.4.1 解析法
        2.4.2 迭代法
    2.5 本章小结
第三章 基于细分的射线追踪算法研究
    3.1 引言
    3.2 传统射线追踪算法原理
    3.3 射线追踪优化算法
    3.4 基于线段加权的算法实现
    3.5 基于细分的系统响应矩阵
        3.5.1 算法原理与实现
        3.5.2 系统矩阵存储设计
    3.6 系统矩阵性能测试
    3.7 本章小结
第四章 基于点扩散函数的系统矩阵
    4.1 引言
    4.2 系统响应线的点扩散函数
        4.2.1 点扩散函数简介
        4.2.2 GATE简介
        4.2.3 点扩散函数的获取
    4.3 基于点扩散函数的射线追踪算法
        4.3.1 算法原理
        4.3.2 系统矩阵性能测试
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]CT图像重建滤波反投影算法中指数滤波器的研究[J]. 骆岩红.  计算机科学. 2014(S1)
[2]迭代图像重建中系统矩阵与重建图像质量关系研究[J]. 陈洪磊,贺建峰,刘俊卿,马磊.  计算机应用. 2013(01)
[3]PET断层重建中动态射线追踪算法的实现[J]. 张斌,王李栓,赵书俊.  郑州大学学报(理学版). 2012(03)
[4]由投影重建图像的对称网格迭代算法[J]. 邱钧,王亮.  CT理论与应用研究. 2007(02)
[5]代数重建法中的一种快速投影系数计算方法[J]. 张顺利,张定华,赵歆波.  计算机应用研究. 2007(05)
[6]ART算法快速图像重建研究[J]. 张顺利,张定华,李山,赵歆波.  计算机工程与应用. 2006(24)
[7]图像重建-有序子集最大期望值法[J]. 陈英茂,田嘉禾.  中华核医学杂志. 2002(06)

博士论文
[1]应用专用平板PET的成像方法研究[D]. 万陆.华中科技大学 2014

硕士论文
[1]用GPU加速PET图像重建中射线追踪算法的研究[D]. 徐建策.郑州大学 2014
[2]现代信息技术在高中概率与统计教学中的应用研究[D]. 沈阳.内蒙古师范大学 2012
[3]应用适应性小动物PET灵敏度及空间分辨率的评估[D]. 蒋亚超.华中科技大学 2011
[4]核医学图像重建算法与定量分析的研究[D]. 李萍.郑州大学 2006



本文编号：3734504