扇束图像重建中OSEM算法及子集划分的研究

目的：将一种快速迭代图像重建方法OSEM用于仿真Phantom模型的扇束投影数据的重建中,验证其重建参数的有效取值范围,分析比较不同子集选取对扇束OSEM重建的图像质量以及收敛速度的影响。方法：本研究采用事先计算特定几何扇束扫描的概率矩阵和最大间距划分投影子集的方法,选取图像大小为128*128。通过对模拟的Phantom扇束投影数据的重建,结果：OSEM重建效果好于传统滤波反投影(FBP)重建的结果,尤其是在有噪声情况下,在一定范围内重建质量与迭代次数和子集划分个数成正比,而计算时间仅仅与迭代次数正比。结论：恰当地选取子集个数,扇束OSEM重建可用较少迭代次数和较短的计算时间获取好的重建图像。     

正电子断层扫描仪与PET图像重建概述

概述了PET（Positron emission tomography，正电子断层扫描仪）及其图像重建的基本原理、方法与临床使用，介绍了常用的图像重建FBP（滤波反投影，Filtered Back-Projection)算法和OSEM（有序子集最大似然法，Ordered Subset Expectation Maximization)算法，描述了如何通过PET的临床协议中的参数选择以得到满意的重建效果。此外，对PET的准三维重建也做了一些简介。     

利用计算机断层成像方法由观测图像重建等离子体层全球密度分布——地球遮挡问题

本文是利用计算机断层成像(CT)方法中的滤波反投影法(FBP)和代数迭代法(ART),根据等离子体层的仿真模型,重建其全球密度分布.在重建过程中,地球遮挡是一个很重要的问题.计算结果表明两种方法都可以使用,但ART比FBP重建的效果好.ART重建图像的相关系数可达0.98,而FBP重建图像的相关系数仅为0.86.FBP重建的偏差是由地球遮挡引起,向阳面靠近地球区域的密度会减小.从定量分析中可以进一步看出地球遮挡所引起的偏差变化.     

动态500排联合ASiR技术对肝脏肿瘤CT灌注成像参数的影响

目的:探讨具有自适应统计迭代重建(ASi R)平台的动态500排容积螺旋穿梭技术(VHS)对肝脏肿瘤CT灌注成像参数的影响。方法:28例确诊肝脏肿瘤患者行动态首次通过法CT灌注成像检查,所得原始数据采用滤波反投影(FBP)法进行重建(重建层厚2.5 mm),测量二组图像腹主动脉CT值、噪声及肝脏肿瘤灌注参数,包括表面通透性(PS)、平均通过时间(MTT)、肝血流量(BF)、肝血容量(BV),采用Wilcoxon符号秩和检验分析两种重建算法所测量的各项灌注参数值的差异。由两名放射科医师对2组图像质量进行主观评价。结果:40% ASi R与FBP和重建算法比较:腹主动脉CT值分别为(58.33±9.19)和(58.78±9.30) HU,差异无统计学意义(P=0.258);40% ASi R组图像噪声(10.9±1.49)明显低于FBP组(13.20±1.65),差异有统计学意义(P<0.01);两种重建算法所测量的各项灌注参数(PS、MTT、BV和BF)值差异均无统计学意义(P>0.05)。40% ASi R组图像质量评分(4.25±0.42)高于FBP组(3.79±0.48),差异有统计学意义(P=0.001);两组图像的主观评分结果一致性较好(Kappa=0.821)。结论:基于ASi R平台的动态500排扫描技术在肝脏肿瘤CT灌注成像中,40% ASi R算法的图像噪声有效降低,质量显著改善。所测量的各项灌注参数与FBP重建算法相比无明显差异。      

迭代重建在学龄前儿童胸部CT低剂量平扫中的应用研究

目的:探讨iDose4迭代重建技术在学龄前儿童胸部CT低剂量平扫中的应用研究。方法:连续选取150例行胸部CT平扫26岁患儿,随机分为常规剂量组(50 mAs)、低剂量25 mAs组和低剂量10 mAs组。常规剂量组采用FBP重建作为常规对照组,低剂量扫描组分别采用FBP及iDose4-5对图像进行重建。2名放射科副主任医师对图像主观质量行盲法阅片,比较不同毫安秒和重建算法组图像主客观质量及辐射剂量并行统计学分析。结果:25 mAs iDose4组较25 mAs FBP组图像主客观质量增高,10 mAs iDose4组较10 mAs滤波反投影(FBP)组图像主客观质量增高。与常规剂量组比较,25 mAs FBP组图像主客观质量降低,25 mAs iDose4组图像主客观质量增高,10 mAs FBP组图像主客观质量降低,10 mAs iDose4组图像主客观质量差异无统计学意义。低剂量25 mAs、10 mAs组有效剂量较常规剂量组分别降低52.6%和78.2%。结论:行学龄前儿童胸部CT低剂量平扫时,采用25 mAs、10 mAs联合iDose4-5技术,能在降低辐射剂量的同时,获得与常规剂量更优或相当的图像质量。      

关于同轴法X射线相衬CT的重建算法研究

本文详细介绍同轴法X射线相衬CT的基本定理,及其三维重建算法.该算法可直接恢复相位并且重建物体内部的相位(折射率)分布.在北京同步辐射装置上进行同轴法实验,直接重建出样品内部的折射率分布,并与传统FBP重建算法进行对比分析,讨论了影响重建算法的若干因素.     

用对称反投影及递归迭代实现扇束CT快速重建

为提高扇束滤波反投影(FBP)算法重建CT图像的速度,本文提出了一种利用对称反投影并结合递归迭代的方法来减少反投影的运算量.研究表明该方法可使重建速度提高约23倍,且不会带来新的重建误差.     

CT扫描参数及重建算法对胸部CT值影响的在体研究

目的：探讨不同扫描参数及重建算法对在体胸部各组织CT值的影响。方法：在不同CT扫描条件下测量人体胸部的气管、血管、肺、椎体与肌肉的CT值。分别设定6组不同扫描参数及重建算法：S1层厚5 mm、50%多模型自适应迭代重建技术（ASIR-V）、低剂量;S2层厚5 mm、滤波反投影（FBP）、常规剂量;S3层厚1.25 mm、50%ASIR-V、低剂量;S4层厚1.25 mm、50%ASIR-V、常规剂量;S5层厚1.25 mm、FBP、低剂量;S6层厚1.25 mm、FBP、常规剂量。扫描的辐射剂量采用两种噪声指数（NI）来进行控制,包括低剂量（NI=40）和常规剂量（NI=10）。采用t检验或秩和检验分析比较不同的两个组之间CT值的差异。结果：扫描剂量仅对气管CT值的影响具有统计学意义,对其他组织CT值无影响;扫描层厚与重建算法对胸部各个组织CT值的影响均未见统计学差异。结论：人体胸部组织CT值受CT层厚、重建算法和CT剂量的影响小,具有良好的稳定性。     

一种基于投影变换的旋转型CL重建算法

相对于传统计算机断层成像(CT),计算机层析成像(CL)对于扁平状物体的检测具有独特的优势。旋转型CL不严格满足滤波反投影(FBP)算法的条件,针对这一问题本文提出了一种基于投影变换的旋转型CL FBP重建算法。首先介绍了旋转型CL的扫描结构;然后阐述了该结构下投影的生成方法及基于投影变换的投影数据重构方法;最后利用重构后投影数据进行滤波反投影,并通过仿真重建实验验证了算法的有效性。      

多层球状物角度稀疏投影CT重建仿真研究

本文主要针对高密度差多层球状物体的角度稀疏投影CT重建问题,进行基于FBP算法的仿真研究。参考特殊工件材料结构特征设计建立检测对象模型,采用C＋＋语言开发完成平行束圆周扫描FBP重建仿真软件平台。分别采用直接补零和紧邻填充两种方法补全缺失的稀疏投影数据,并进行仿真重建和比较分析。对重建图像进行了有针对性地基于边缘和区域的增强处理方法研究,使缺陷特征得以凸显。本文的研究内容和方法可为具有类似特征的CT无损检测提供技术参考。     

同步辐射光成像中的最大似然迭代重建法

本研究主要目的在于探讨与评估在同步辐射光源显微成像时使用不同的图像重建算法时的图像质量与重建速度.此次实验我们采用鸟类的羽毛做为受测物体,并且使用位于新竹科学工业园区内的同步辐射研究中心的同步辐射光源及高分辨X光摄影机来取得X光的影像.本研究使用两种不同的算法来重建图像,分别为滤波反投影法与梯度最大似然迭代重建法,作为这次评估的算法.由重建图像的结果显示,我们可以发现梯度最大概似迭代式重建法在边缘的地方有模糊化的现象,另外在图像质量方面,滤波反投影算法的影像上的环状伪影较梯度最大似然迭代算法明显.因此本研究就针对目前同步辐射的图像重建法做一探讨,并对两种不同的重建算法做一适当的评估,以期望提供不同的图像重建法给予不同需求的使用者.     

IMR、iDose4和FBP三种重建算法在隆鼻整形术CT扫描的应用研究

目的:探讨IMR、iDose4和 FBP三种重建算法在肋软骨隆鼻术前胸部多排螺旋CT扫描中对图像质量的影响。方法:收集符合纳入标准的拟行自体肋软骨隆鼻术患者60例,术前均行胸部CT检查,分别使用IMR、iDose4和 FBP三种重建算法生成图像并进行相关后处理重建肋软骨,记录并比较各组图像质量主观评价分数和客观评价的指标如:肋软骨CT值、噪声、信噪比、对比噪声比。结果:三种算法得到的CT重建图像都能准确评估肋软骨钙化程度;主观评分IMR、iDose4组与FBP组相比,在MIP图像上评分均值分别增加50.5％和33.6％,在VR图像上评分均值分别增加51.0％和19.0％。IMR组较iDose4组的评分均值在 MIP图像和VR图像上分别增加了11.1％ 和21.1％。客观评价肋软骨CT值、信噪比和对比噪声比并作统计学分析,最终显示IMR、iDose4和 FBP三种重建算法组间对比有显著差异,IMR组明显最优。结论:IMR、iDose4和 FBP三种重建算法均能准确评估自体肋软骨是否存在钙化及程度,IMR算法较后两者更能显著降低图像噪声,提高CNR、SNR,提升肋软骨的主观图像质量,为制定最佳术前方案提供更精准的相关信息,可作为肋软骨CT检查首选算法重建技术进行应用,值得大力推广。      

切向CT重建算法的研究

在工业CT的检测过程中,由于各种原因可能造成投影数据的不完备.在这种情况下,直接利用传统的解析重建方法(FBP)或者统计重建方法(EM)都不能给出理想的重建结果,从切向CT扫描方式获得的就是典型的不完备投影数据.本文利用迭代算法来改善重建图像的质量,首先通过已有的投影数据合理估计缺失的投影数据,并通过不断的迭代来改善这种估计,从而使得重建图像不断逼近真实物体.     

正则化Kaczmarz算法在页岩纳米CT重构中的应用

利用X射线计算机断层成像（CT）方法对页岩的扫描成像是一种无损的,对研究页岩微纳孔隙结构有重要意义的方法.传统的CT重构通常使用的是显式的滤波反投影（Filtered Back Projection,FBP）方法,该算法具有较快的成像速度,但常伴随有伪影或不稳定等情况.对于纳米CT而言,可以通过迭代优化的方法对投影数据进行成像,传统的迭代成像有收敛速度慢导致的计算时间长等缺点.Kaczmarz算法作为一种重要的代数重建技术（ART）,由于其几何意义明显,操作容易等优点,在CT重构中起着重要的作用,我们可以通过块状迭代或随机迭代的方式对其收敛速度进行改进.对于所求解问题的不适定性,代数重建过程中需要引入正则化的技巧来改善解的稳定性.本文根据实际问题的需要,使用页岩数值模型,验证了正则化Kaczmarz方法的有效性,并对重庆漆辽龙马溪组页岩样品的实际数据进行了处理,得到了较好的效果.     

基于KARL 3D迭代重建算法双低检查技术在支气管动脉成像中的临床价值

目的:探讨基于KARL 3D迭代重建算法双低检查技术在支气管动脉成像中的临床价值。方法:回顾性分析2020年7月至9月武汉市肺科医院收治的60例咯血患者的临床影像资料,随机抽取采用A方案患者30例,采用B方案患者30例。A组采用120 kV,对比剂80 mL,FBP重建图像;B组采用100 kV,对比剂65 mL,分别进行KARL 3D 5级和FBP重建图像。比较两组图像质量主观评分,客观评价及辐射剂量差异。结果:B组KARL 3D 5级重建图像质量与A组差异无统计学意义,两者均满足CTA诊断要求。B组KARL 3D 5级重建图像较FBP重建图像相比,图像噪声下降,图像质量提高,差异有统计学意义。B组有效剂量低于A组差异有统计学意义。结论:基于KARL 3D迭代重建算法采用低管电压和低对比剂用量所获支气管动脉图像可以满足诊断要求,同时也能降低患者自身所受辐射剂量和对比剂用量。      

几种CT图像重建算法的研究和比较

本文研究了滤波反投影算法（FBP），局部重建算法（LocalRA)，修正的代数重建算法（MART）。用特别设计的仿真数据和实采数据，分别对这三种算法进行了成像数值试验，分析和比较了各算法的重建速度，空间分辨率，密度分辨率，及其优缺点和适用范围。