锥束CT图像重建算法

随着螺旋多层面CT的出现，医用CT正在向着螺旋锥束CT转变，从螺旋锥束数据来重建图像有许多优点，但是这种成像方式在数学上比较复杂，技术实现也有相当的难度。本文介绍这一领域的重要成果，特别是近年文献中的基本思想，文中涉及及各种主要重算法，包括准确重建，近似重建和迭代重建算法，简言之，当数据是完整的，无噪音的，应选择准重建方法，当数据是有噪音的和／或受物体运动干扰，近似重建会有较好的性能，而当数据是不可靠的和被载截断时，迭代方法可以发挥作用，今后主要研究方向是对这些算法进行改进，比较它们的特性，并将其优点结合到一起。     

体CT锥束精确图像重建Katsevich算法的理论研究

本文主要介绍了关于新型的锥束CT重建算法——Katsevich算法。首先描述了如何引入Katsevich重建公式,同时介绍了Tam-Dannielson窗口和PI线的一系列与其他重建算法不同的重建方式,指出反投影过程与Feldkamp重建算法的反投影过程是一样的。我们可以利用这个重建算法有效地进行锥束螺旋CT重建,并得到效果理想的图像。我们也可以设计相应的并行算法,便于分析这些算法的复杂度,如：分析算法时间并且采用并行算法加快运行速度。这个方法也可以被用来改进成为其他重建公式（例如Zou和Pan的BPF型反转公式）。     

锥束CT图像重建算法的快速实现

本文基于锥束CT滤波反投影重建的FDK算法,通过两种算法改进并结合基于共享内存的OpenMP并行技术和代码优化,实现了锥束CT图像的快速重建。基于锥束CT实际投影数据的重建结果表明,图像重建速度得到了较大的提高,断层图像重建质量与FDK原型算法相当。     

论锥束CT扫描Grangeat-型 Katsevich-型的算法

锥束图象重建算法正在快速发展，并用于重要的生物医学和工业应用中。在本文中，主要讨论有效的精确的、可能用于动态研究的算法，特别是近年发展起来的Grangeat类和Katsevich类的算法。这一选择是基于CT和显微CT的定量的和功能的应用需求。2002年，Lee和Wang提出了圆周和螺旋情形Grangeat类的半扫描锥束算法，解决了短物体重建问题。原理是利用在Grangeat类重建公式中的Radon空间信息，在阴影区域进行适当的数据插值，从而抑制Feldkamp类重建算法的亮度,减低伪影。在圆形和螺旋半扫描情形，首先我们确定位于不同采样冗余区域之间的边界。然后我们导出相应的加权函数以用于特征点的计算。就亮度减低伪影而论，Grangeat类半扫描重建算法优于Feldkamp类半扫描重建算法。2001年Katsevich推导了第一个理论上精确的螺旋锥束滤波反投影型重建公式。其局限性是探测器窗口较大和待重建物体的半径较小。2002年Katsevich改进了他的第一个公式。新的公式对病人的尺寸没有多少限制，而且相对旧公式假设了较小的探测器阵列。最近，Katsevich将他的方法推广到一般的扫描轨迹，证明了早期的两个公式是他的一般结果的特例。针对长物体的动态体成像，我们极其需要改进现有的Grangeat类和Katsevich类的算法。     

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。     

螺旋CT原理,扫描参数和图像重建

螺旋ＣＴ最显著的特征是Ｘ线球管围绕病人旋转时,扫描床上病人连续通过机架,由于滑环技术的发明螺旋ＣＴ于１９８９年投入临床应用,它被广泛接受并成功地应用于人体各个部位的检查。由于产生容积数据,螺旋ＣＴ产生较少的呼吸遣漏扫描且可行允许重建,提高了Ｚ轴的分辨率。     

锥束微型CT图像重建中射线源位置的修正

目的:针对利用锥束光X射线机构建的微型CT系统,对射线源的微小偏差进行校准。方法:以FAXITRONMR_20型cone-beam数字X射线机为实验对象,利用金属球模型的二维投影图像计算出射线源垂直投影位于探测板平面相对坐标。对常用的锥束CT滤波逆投影算法,给出了在非标准位置扫描时的锥束CT的修正公式。结果:通过投影测量法发现所使用仪器的射线源和探测器中心存在1.056mm的偏差,并进行了修正;以模型实验显示了修正前后的结果。结论:该方法可以精确测量射线源的相对位置,通过软件修正,重建清晰的CT图像。     

一种改进的锥束螺旋CT单层重排重建算法

多层螺旋CT中,采用大螺距可以大大提高扫描速度,在工业和医学中颇受青睐。但在给定探测器尺寸条件下,螺距过大会出现明显的伪影。Noo等1999年提出的单层重排算法(SSRB)能够适应较大的螺距,且有较高的重建图像质量。本文采用新的重排方法对SSRB算法进行了改进,理论分析及仿真实验表明,相同探测器大小时,改进的SSRB算法(ISSRB)可适用的螺距是SSRB的(1+tan²δ)倍(δ射线源半张角),且有相近或更高的图像质量。     

扇形束重建图像的一簇新算法(英)

本文提出重建扇形束（fan－beam）图像的一簇新的混合算法。这簇新方法使得重建扇形束图像既不产生偏差,又可改进扇形束图像中的噪声性质。同时,通过理论分析和计算机数字模拟,证明此新方法不仅运算速度快欲常用方法,并且具有比常用的扇形束渺滤波反投影的算法更为优越的数学和统计特性。     

胰腺癌放疗图像引导锥束CT运动伪影修正技术研究

基于二维平板探测器技术的锥束CT系统广泛应用于放射治疗前的摆位验证,但在以胰腺癌为代表的腹腔肿瘤放疗应用中会遇到呼吸运动和肠道蠕动导致的严重阴影与条状伪影问题,难以从CT影像中分辨病灶区域。由于胰腺等柔性脏器在呼吸运动作用下会存在非刚性形变,体表运动监测结果和实际脏器运动间存在难以量化的偏差,也难以监测以肠道蠕动为代表的不规则运动,故腹腔锥束CT运动伪影修正问题缺乏有效解决方案。本文基于生物动力学理论和人体生理学常识,提出全新的无需运动监测或体内标记物植入的放疗图像引导锥束CT运动伪影修正方法,设计基于伪影图像特征、融合各类CT图像域处理算法的伪影修正策略。将该策略应用于临床腹腔锥束CT影像处理后所得结果表明锥束CT图像质量有显著改善,典型软组织区域的平均CT数误差从90 HU降到30 HU,肠道空腔边界和周边软组织信息得到部分恢复。本文开发的伪影修正策略无需呼吸门控或增加投影数,避免标记物植入手术,可集成到现有工作流,为胰腺癌放疗图像引导提供肿瘤定位信息。      

风湿性心脏瓣膜病置换前320排心脏CTA的临床研究

目的: 评价风湿性心脏瓣膜病置换前320排容积CT心脏冠状动脉增强扫描的和临床应用价值。方法: 35例风湿性心脏病瓣膜病患者术前320排容积CT冠状动脉增强扫描,分析其伴发冠心病的原因及其冠状动脉发生狭窄的部位及程度,初步评价320排容积CT扫描冠状动脉血管增强的临床应用价值及优势。结果: 385支冠状动脉中显示,364支未见异常,有11支冠状动脉狭窄大于50%为阳性,另10支冠状动脉狭窄小于15%~30%,提示临床有轻度粥样硬化改变。结论: 风湿性心脏瓣膜病瓣膜置换前,50岁以上患者无论有无冠心病的危险因素,均应常规行320排容积CT冠状动脉增强扫查,以减少置换术的并发症,确保瓣膜置换术后复跳的成功。     

颅内动脉瘤诊断及治疗的影像学评价对比研究

目的:评价CTA在诊断及治疗颅内动脉瘤中的临床应用价值。方法:97例临床疑似颅内动脉瘤患者中首先随机选择CTA及MRA两种无创伤检查中的一种,随后均行DSA检查。以DSA和外科手术确诊为参考,比较CTA,MRA及DSA在诊断颅内动脉瘤中的优势和不足。选择相应治疗后,行CTA+DSA或MRA+DSA复查,评价动脉瘤的残留情况。结果:①50例行CTA+DSA检查组中,确诊阳性病例46例。CTA检测的特异性、灵敏性及准确性分别为66.67%、100%和98%。阴性及阳性预测率分别为100%和97.92%。DSA检测的特异性、灵敏性及准确性分别为66.67%、95.74%和94%。阴性及阳性预测率分别为50%和97.83%。②47例行MRA+DSA检查组中,确诊阳性病例45例。MRA检测的特异性、灵敏性及准确性分别为50%、97.67%和93.62%。阴性及阳性预测率分别为66.67%和95.45%。DSA检测的特异性、灵敏性及准确性分别为66.67%、97.73%和95.74%。阴性及阳性预测率分别为66.67%和97.73%。③48例接受动脉瘤颈夹闭术的患者行CTA+DSA复查,以DSA为标准,CTA评价动脉瘤残留的特异性、灵敏性及准确性分别为97.73%、100%和97.78%。42例接受可解脱弹簧圈治疗的患者行MRA+DSA复查,以DSA为标准,MRA评价动脉瘤残留的特异性、灵敏性及准确性分别为100%、66.67%和97.5%。结论:CTA诊断颅内动脉瘤的特异性、灵敏性及准确性稍优于DSA,MRA对于颅内动脉瘤的诊断方面稍低于DSA;同时CTA及MRA均可清晰显示动脉瘤的三维结构及空间关系;综合比较,我们认为CTA对于动脉瘤的诊断及手术方案的确定能提供更多的信息,并可作为术后较为理想的随访影像学检查方法。     

CT图像质量评价技术中若干问题的探讨

目的:文中详细讨论了典型的CT图像评价指标。方法和资料:考虑到不同图像评价方法的专有特征,以及不同厂家评价方法的各异性。结果:本文只对典型的图像评价技术、原理和实际中应该注意的问题做详细阐述。结论:已达到有效地帮助CT理论研究工作者和医务工作者加深对CT图像的理解和正确应用CT图像所传达的有效信息的目的。     

物理模型超声CT图像代数法重建和结构识别

本文采用木板、有机玻璃板制作二维物理模型,并在模型中加入三个大小不一、位置各异、用石膏充填的方洞。对两个物理模型布置相同的观测系统,形成相同的射线方式,在等间距矩形像素条件下,每条射线的积分步长（射线穿过单个像素的射线段长度）皆为常数。由超声仪器沿指定射线采集各条透射波射线的走时数据（即Radon变换线积分的“观测值”）。应用“代数重建法”（ART加法修正迭代法）求解Radon变换的离散化方程组,重建二维物理模型的CT数字图像。在重建的模型CT数字图像中,能够有效地识别出“石膏洞”的存在和位置,验证了“代数重建法”CT成像技术及其对模型结构识别的有效性。本文是ART加法修正迭代的基础性应用工作,可为有关部门提供“代数重建法”CT成像实际应用参考。