基于深度能量模型的低剂量CT重建

降低计算机断层扫描（CT）的剂量对于降低临床应用中的辐射风险至关重要,深度学习的快速发展和广泛应用为低剂量CT成像算法的发展带来了新的方向。与大多数受益于手动设计的先验函数或有监督学习方案的现有先验驱动算法不同,本文使用基于深度能量模型来学习正常剂量CT的先验知识,然后在迭代重建阶段,将数据一致性作为条件项集成到低剂量CT的迭代生成模型中,通过郎之万动力学迭代更新训练的先验,实现低剂量CT重建。实验比较,证明所提方法的降噪和细节保留能力优良。      

基于深度学习的低剂量CT成像算法研究进展

计算机断层扫描成像(CT)技术具有成像速度快分辨率高的优点,广泛应用于医学临床诊断中.然而,提高剂量辐射会引发人体组织器官受损,降低剂量又会造成成像质量严重下降.为解决上述矛盾,在确保成像质量满足临床诊断需求的条件下,研究如何最大程度地降低X射线辐射对人体造成的伤害,己成为低剂量CT成像技术的研究热点.近年来,在人工智...     

锥束CT技术在口腔临床中的应用

将锥束CT应用于口腔部位的三维成像,是近年来CT研究人员和口腔医生共同关注的一个热点.特别是随着牙齿种植技术的兴起,利用CBCT进行牙齿种植计划和手术导板的设计已成为一项新的研究方向.本文综述了口腔CBCT的成像原理和临床应用,比较了CBCT与传统CT在口腔成像中的特点,并总结了当前的关键技术和研究热点,供相关的技术及医学研究人员参考.     

胰腺低剂量CT灌注扫描成像技术应用现状及研究趋势

目前,胰腺的影像学诊断逐渐从常规CT扫描单一的形态学诊断向CT灌注形态和功能学并重诊断转变;CT灌注是在常规CT扫描基础上发展起来的一种功能影像成像技术,通过CT灌注观察胰腺微循环变化可以早期诊断胰腺疾病,在胰腺疾病研究领域中是热点;用常规条件行CT灌注扫描,明显地增加了患者的辐射剂量,如何行低辐射剂量CT灌注成为当前重点探讨方向。本文综述胰腺低剂量CT灌注扫描成像技术应用现状及研究趋势。      

4DCT成像与重建方法综述

本文概述过去20多年四维CT(4DCT)相关成像技术的发展,对4DCT的概念、扫描模式以及重建算法做了比较详细的介绍。文章归纳总结4DCT的5大类重建算法,评估各类算法的优势、劣势和关键技术问题,并对主要文献中的重建方法进行统计分析,拟展示目前4DCT重建算法的研究方向和未来的发展趋势。     

CT解析重建方法进展:从圆轨迹扫描到多源直线扫描成像

从1971年Hounsfield完成世界上首次X射线计算机断层成像（CT）扫描以来,CT技术在扫描方式上经历了5代发展,并在医疗、安检等领域深刻地影响着人们的生活。在扫描方式不断进步的同时,重建方法也在不断发展。与迭代算法相比,解析算法具有重建速度快、误差分析简单以及占用运算资源小等特点,成为CT系统中常用的成像算法。本文以CT扫描方式的发展为脉络介绍解析重建方法的发展,从经典的圆轨迹和螺旋轨迹扫描出发,到非标准轨迹扫描,并介绍当前有关多源直线CT的研究进展。最后,我们展望CT系统的发展在未来所面临的挑战。      

CT成像质量影响因素综述

自1972年第一台临床CT机应用以来,CT技术得到了迅速发展,其扫描范围、速率、成像质量都大大提高,已广泛应用于医学诊断的诸多领域。然而无论是单排还是多排CT扫描成像系统,影响成像质量的繁杂因素依然存在,研究这些因素及相应解决办法仍是目前许多著名CT制造商研发的重点和热点之一。本文从物理和系统角度出发,介绍影响CT成像质量的因素及相应解决方案,为CT系统开发提供参考依据。     

非标准快速傅里叶变换算法综述

非标准快速傅里叶变换算法是一种用于处理非标准采样的快速算法,在信号处理领域有着广泛的应用。本文回顾了NUFFT算法的历史和发展,对通用的算法实现形式做了详细描述,介绍了该算法的最新进展和研究方向。对NUFFT算法在CT重建中的应用,如傅里叶重建,迭代重建,稀疏采样重建等也做了介绍。     

基于PDE的低剂量CT投影降噪研究

随着医学影像诊断技术的广泛应用,人们逐渐开始重视CT扫描中辐射剂量过高的问题,低剂量CT已成为医用CT发展的必然趋势。然而,低剂量CT重建图像质量会发生严重的退化,从而影响医疗诊断。针对以上问题,本文在各向异性扩散模型基础上,提出一种改进的4邻域偏微分投影域降噪算法。为有效地实现图像噪声快速平滑和特征保留,该模型根据相关像素控制率定义了归一权梯度函数。此外,本文根据扩散图像的特征变化规律构造了时变扩散函数,该函数能够自适应调节噪声平滑和轮廓保留之间的平衡。仿真数据和乳腺模体扫描数据结果表明,改进算法能够获得更高质量的重建图像,并具有较好的运算效率。      

潘晓川教授的反投影滤波(BPF)新型重建算法介绍

计算机断面成像(CT)的精确重建方法一直是现代CT成像领域中一个活跃的研究方向。近几年,关于平行束、扇束、锥束CT精确重建的研究取得了一系列重要的突破和创新成果。本文主要介绍了美国芝加哥大学潘晓川教授为首的课题组提出的一类基于反投影卷积(BackprojectionFiltration:BPF)的CT精确重建算法。BPF算法最重要的贡献在于它成功地解决了从沿探测器方向截断的投影数据进行CT精确重建的问题;因此,通过BPF算法能够设计出针对目标的感兴趣区域成像策略,减少成像扫描、重建时间,辐照剂量和散射光子。     

低剂量CT心脏成像

采用CT进行心脏成像是CT临床应用中最前沿的进展,心脏扫描中采用较低的螺距使得病人的辐照剂量较高,我们提出一种不同的数据采集和图像重建技术,使病人的辐照剂量减少了50%～89%.该方法的使能技术是64排CT的大容积覆盖范围(40㎜),相对于心脏的平均尺寸是120～140㎜,新的容积CT在3～4步就能够覆盖整个器官.伴随新的数据采集方式,我们也提出了对应的重建算法,克服了不完全投影采样的问题,还进行了广泛的模体和临床实验来阐明所提出方法的有效性.     

CARE Dose 4D技术联合低kV及低剂量对比剂在MSCT头颈CTA应用

目的:探讨128层螺旋CT头颈部血管成像(CTA)应用CARE Dose 4D技术联合低剂量对比剂优化扫描方案的可行性及价值。方法:前瞻性选取接受头颈部血管成像检查的60例患者,随机分为对照组(A组)和双低剂量组(B组),每组各30例。对照组(A组)管电压120 kV,采用CARE Dose 4D技术参考管电流120 mA,对比剂用量65 mL;双低剂量组(B组)管电压80 kV,采用CARE Dose 4D技术参考管电流120 mA,对比剂用量45 mL。测量双侧颈总动脉、双侧颈内动脉及双侧大脑中动脉M1段CT值、噪声、信噪比(SNR)进行客观图像质量评价。由两名高年资主治医师采用双盲法进行图像质量评分评价。对比A组与B组间辐射剂量。结果:两名主治医师对动脉图像量质评分的一致性较高(Kappa=0.782,P<0.05)。两组动脉图像质量评分、SNR比较,差异无统计学意义(P>0.05)。双低剂量组各动脉强化CT值均高于对照组;双低剂量组容积CT剂量指数、剂量长度乘积和有效剂量均明显低于对照组;差异均具有统计学意义(P<0.05)。结论:128层MSCT头颈血管成像应用低kV及CARE Dose 4D技术联合低剂量对比剂扫描方案,不仅辐射剂量降低68%,同时造影剂用量降低30.7%,降低对比剂危害风险并节省费用,保证诊断图像质量值得临床推广。      

感兴趣区域CT图像重建方法及模拟实验

虽然CT技术已经发展得相当成熟,但在大物体成像、高分辨率成像和减少辐射剂量等方面现有的CT成像方法仍然存在较大的困难。事实上,很多工程应用中并不要求对完整的物体进行全局CT成像,只需要获得某些感兴趣区域的物体图像即可,特别是医疗临床诊断中只要能够实现对可疑病灶部位的成像即可。因此,本文研究了针对感兴趣区域的CT图像重建方法,以及X射线束的视野只覆盖感兴趣区域的扫描方法设计,感兴趣区域CT成像研究的关键是如何在投影数据截断情况下实现断层图像的精确、稳定重建;本文介绍了三种投影数据在不同截断方式下的图像重建方法,并设计了相应的数值模拟实验,给出了数值模拟实验结果。最后,对感兴趣区域CT成像技术在工程中应用潜力做了展望。     

锥束CT图像重建算法在DSP上的加速方法研究

随着CT技术的发展,重建速度已成为CT系统的重要指标之一,图像重建加速的研究也成为CT研究的热点之一。DSP由于采用哈佛结构,具有专门的硬件乘法器以及广泛采用流水线操作等特点,已开始应用于图像重建加速。本文针对近年来开始应用的三维锥束CT的图像重建算法进行了DSP加速方法研究。首先介绍了DSP应用于图像重建的研究现状,其次,通过对三维重建的典型算法——FDK的算粒分解分析,结合DSP的硬件结构的特点,提出了一种基于DSP的CT图像重建的综合加速技术。该方法通过C的优化、汇编优化和编译优化的综合使用,充分利用了硬件结构和软件流水技术,采用TMS320C6455芯片实现了CT图像重建的加速计算,实验结果表明,该方法取得了较高加速比。     

基于FPGA的CT重建加速技术综述

图像重建速度是X-CT成像系统中的一个重要指标。随着X-CT系统的最新发展,对重建物体规模以及重建速度要求的增加,CT重建加速的研究已成为CT研究的热点之一。本文通过软件加速与硬件加速两方面概述CT重建加速的几种主要方法,并结合FPGA的结构特点论述对CT重建加速的适用性以及相对于其他方法的优势。介绍了用FPGA实现重建加速的基本机制以及国内外的研究情况,并对数据结构、数据访问与存储的效率、高级语言等关键问题进行了分析。最后对用FPGA实现CT重建加速的前景进行了展望。     

基于可调双向量参数的SPECT重建数据伪彩色映射模型

SPECT是对植入患者体内的放射性粒子发射的γ射线进行成像,其图像中灰度信息反映了γ射线的计数值,变换后相应于射线剂量值。临床中通常为了观察剂量在病灶附近的分布情况,需要将SPECT图像进行伪彩色处理,再与CT图像进行融合。但是,SPECT/CT常用的处理软件中伪彩色处理很难提供足够的剂量细节分辨,难以满足临床诊疗的需求。针对脑部肿瘤治疗中对γ射线剂量分布细节的需求,本文基于SPECT的DICOM数据,提出一种含有可调双向量参数的伪彩色映射显示模型,创建多层次的映射关系。该方法不仅可以控制伪彩色显示区域还可以调整剂量显示的多分段细节。Python的数值实验结果表明,本文所提伪彩色映射模型和算法能够更加清晰、准确地显示SPECT图像中感兴趣的剂量区域和数据范围,与CT图像融合后可明显增强SPECT/CT的病灶区域和剂量分布层次感,精准显示病灶部位的粒子空间和放射剂量分布信息,为临床疗效的判定提供可靠依据。      

自动管电流调制技术在双源CT冠状动脉成像中降低辐射剂量的价值

目的：探讨双源CT自动管电流调制（ATCM）技术在冠状动脉成像中降低辐射剂量的价值。方法：回顾性分析134例双源CT冠脉成像资料,根据体重指数（BMI〈18.5,18.5≤BMI≤24,BMI〉24）将受试者分三组,每组分别为28例,50例及56例。每组各随机抽取一半受试者为实验组,根据体重指数手动调节管电流,同时使用ACTM技术（勾选Care Dose 4D）进行扫描;另一半为对照组,仅根据体重指数手动调节管电流。计算所有患者CTA检查的辐射剂量,对冠脉节段进行图像质量评分。结果：实验组及对照组图像质量和图像噪声无显著差异。三组中CTDIvol、DLP、ED值之间差异有统计学意义,实验组比对照组均下降约50%（详细数据见表1）;体重指数偏大组SD值实验组略大于对照组。结论：在图像质量无明显下降的情况下,双源CT冠状动脉成像中使用ATCM能明显降低患者检查的剂量。