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。     

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.     

最大后验概率重建算法在发射CT中的应用

最大似然期望最大(Maximum Likelihood-Expectation Maximization, MLEM)重建算法已在发射CT的二维重建中得到了广泛的研究和应用,但MLEM有两点不足:1)一定迭代次数以后噪声随着迭代增多而增多.2)重建需要太长时间.而最大后验概率重建算法(maximum a posteriori, MAP)根据图像的先验知识分布,则可以有效的抑制噪声,后来逐渐发展起来的多种加速迭代方法结合MAP重建算法可以缩短重建时间.本文对近年来MAP重建算法的发展做了一个回顾,并对各类算法了做了比较和讨论.     

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。     

基于新的非局部先验模型的Bayesian低剂量CT重建算法

为了改善低剂量CT重建图像质量,在传统非局部先验的基础上,提出了一种基于投影对称性的改进非局部先验模型。基于该先验模型构造了一种贝叶斯（Bayesian）重建算法,并将其应用到低剂量CT投影数据降噪中,通过滤波反投影算法重建出图像。仿真实验结果表明,本文所提出的算法较基于传统先验模型的重建算法,能在去除噪声与保持边缘之间取得较好的平衡。     

扇束等角型CT与等距型CT的比较研究

扇束CT分为等角射线型和等距射线型两种结构。由于探测器单元排列方式不同,两者在数据采集和重建时都存在一些区别,从而导致重建图像质量有一定差异。方法:本文对两种扇束CT的结构及对应的滤波反投影重建算法做了简单介绍并比较其中存在的差异。使用Shepp-Logan模型及自建模型分别对两种扇束CT进行投影采集及重建图像的模拟,并对重建图像的质量进行比较。结论:在相同几何参数条件下,等角型CT重建图像的质量会略优于等距型CT。     

CT图像重建中滤波函数的优化

CT图像重建的解析类经典算法为滤波反投影(FBP),其中的滤波环节对于重建质量的影响至关重要,通常情况下滤波函数都是将斜坡函数直接加矩形窗,而理想的矩形窗是造成Gibbs现象的根源所在,Gibbs现象使重建图像出现震荡,不够平滑.根据无穷级数求和理论,将函数展开成级数部分和形式后,可以进一步求解出部分和的算术平均值,该函数即是具有更优收敛性的费耶核(Fejes),本文根据这一理论,提出了一种改进的滤波方法,尝试利用费耶核较好的收敛性来克服Gibbs现象.实验结果表明该方法可以获得更加平滑的结果,对于图像质量的改善取得了明显的效果.     

深度学习重建算法的图像质量体模研究

目的:使用体模比较CT深度学习重建算法和迭代重建算法的图像质量。方法:使用GE Revolution Apex扫描ACR质量控制体模Gammex 464,分别测量module 1～module 4的5种物质CT值准确性、低对比度分辨率、图像均匀性和高对比度分辨率。通过指标比较高剂量下（20 mGy）深度学习重建算法TrueFedelityTM（TFI）3种等级（DL、DM及DH）和自适应统计迭代重建算法V（AV）3种等级（30％、60％ 及90％）的图像质量。两种算法的各指标比较采用单因素方差分析。结果:所有6组图像的高/低分辨率均一致（高对比度分辨率:10 lp/cm;低对比度分辨率:6 mm）;两种算法都轻微高估聚乙烯、空气以及丙烯酸的CT值,各物质间CT值差异不具有统计学意义。两种算法均低估骨和固态水的CT值,其中,TFI算法对固态水的CT值较AV更接近真实值,但各组图像间不具有统计学差异。6组图像中,TFIDH的图像均匀性最佳;同等级条件下,深度学习重建算法相较IR算法的图像均匀性更佳。结论:深度学习重建算法在高剂量水平下可以在保持图像空间分辨率和CT值准确性的基础上,进一步降低图像噪声。      

Feldkamp-type-VOI锥束CT重建算法加速的研究

本文具体介绍了一种Feldkamp-type感兴趣区域锥束CT重建方法.首先,我们分析了算法的特点:继而利用锥束扫描模式存在的对称性的反投影优化性质进行算法优化;最后,通过Shepp-Logan数值模拟实验显示优化方法可有效提高图像重建的速度且几乎不影响图像质量.     

扇束CT探测器偏转的重建图像伪影校正

对于CT扇束扫描,射线源焦点与被测工件旋转中心的连线不垂直于探测器所在直线时,采用标准的滤波反投影重建算法重建出的图像会存在伪影,降低图像质量。本文基于经典滤波反投影重建算法理论,分析了此类伪影形成的原因,给出了利用投影原始数据（正弦图）计算校正算法所必需的几何参数的方法。本方法无需专用模体,不必进行二次扫描,方便、快捷并有效。计算机仿真及实验结果证明本方法的有效性。     

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。      

基于对抗式残差密集深度神经网络的CT稀疏重建

针对计算机断层成像稀疏重建过程中产生条状伪影的问题,本文提出一种基于对抗式残差密集深度神经网络的CT图像高精度稀疏重建方法.设计一种耦合残差连接、密集连接、注意力机制和对抗机制的UNet网络,以含条状伪影图像和高精度图像作为训练样本,通过大规模训练数据,对该网络进行训练,使其具有压制条状伪影的能力.首先,利用滤波反投影...     

基于WDCT网络的混凝土CT图像增强算法

原位加载CT扫描可以研究混凝土在不同实验条件下的损伤演化过程,对于混凝土材料研究具有重要意义。在混凝土原位加载的过程中,原位加载设备的遮挡和采样时间的限制导致了有限角度和稀疏角度CT重建问题,传统算法在数据不完备的情况下会导致严重的图像伪影。本文提出WDCT网络增强ART-TV重建图像方法,构建混凝土模拟数据集验证该方法并与经典U-Net增强FBP重建图像方法进行比较。研究结果表明本文的方法在有效降低图像伪影的同时,能够对混凝土内部的石料和裂缝比较准确地成像,图像的客观指标得到大幅提升。      

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。      

图像重建算法FBP与OSEM在工业CT应用中的对比研究

滤波反投影法(FBP)与有序子集最大期望值法(OSEM)是图像重建中最为常用的两种方法,本文研究了这两种重建方法在工业CT中的应用,就不同的探测器数目、不同的旋转投影角度取样数、不同的噪声水平,对两种方法的重建效果进行对比与分析,结果表明在某些条件下迭代法OSEM重建图像质量明显好于解析法FBP。     

由相叠低分辨投影数据重建高分辨图像

本文提出了由平行的相叠低分辨投影数据重建高分辨图像的两个新算法，即虚拟探测器法和直接重建法，并给出和分析了数值模拟结果。     

X-CT金属伪影校正方法综述

X-CT成像系统中,当被检测物体中含有金属等高密度物质时,对投影数据重建后,重建图像中将出现放射状伪影或带状伪影.这些伪影严重影响了图像的质量,给人们的判断带来极大困难.金属伪影的校正已成为CT技术中的研究难点和热点.本文阐述了金属伪影产生的原因,就近些年出现的金属伪影校正方法进行归纳总结,并对金属伪影校正方法研究的前...     

基于不完备投影数据重建的四种迭代算法比较研究

在发射成像和穿透成像过程中,由于各种原因会造成投影数据不完备,若仍采用传统解析方法重建出的图像会产生伪影,而迭代算法则可以很好地改善图像质量。本文应用不同的迭代算法分别就真实标准线对测试卡的稀疏投影数据和有限角度投影数据进行重建,定量分析比较它们各自的优缺点,为几种迭代算法的工程或临床应用提供重要参考。     

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。