基于参考组分的双能CT成像方法

双能CT材料分解对了解物质内部材料分布有重要作用,常规CT所使用的X射线能谱分布未知,无法根据能量信息获得材料衰减系数,并且连续能谱投影与单能重建算法不匹配,导致重建图像衰减系数和材料理论衰减系数之间存在误差,分解结果不准确.针对上述问题,本文引入参考组分获得等效能量信息,进而获得材料的单能衰减系数,并且引入邻域空间欧...     

基于主成分分析的多能谱CT图像分析方法研究

基于光子计数探测器的能谱CT,可以同时采集多个能谱通道的投影数据,并获得相应能量范围内物质的吸收特征,可以有效应用于物质识别与材料分解。主成分分析是一种很好的多元数据分析技术,可以用于处理多能谱CT数据。本文分别在投影域和图像域对能谱CT数据进行主成分分析,并对分析结果做出系统比较。为了减少噪声的影响,提高能谱CT图像的彩色表征性能,提出双域滤波与像素值平方相结合的方法,用于含噪声的主成分图像去噪,然后将所选取的主成分图像映射到RGB颜色通道。实验结果表明,无论是在投影域还是图像域进行主成分分析,都可以获取清晰的CT图像,识别出物质的不同成分。相较于在图像域的主成分分析方法,在投影域进行主成分分析能够保留物质的更多细节,获取更清晰的彩色CT图像。      

双能CT能谱误差传递分析

双能CT技术可以重建物质的原子序数和电子密度信息,是一种有效的物质辨别技术。进行X射线能谱估计是双能重建的前提,能谱估计的准确性直接影响双能重建结果。但是,目前还没有学者对能谱估计的误差如何影响双能图像质量进行系统的研究。本文从双效应分解双能重建出发,量化分析能谱估计误差对双能重建结果的影响并给出误差传递的理论计算方法,论证影响双能图像准确重建的关键因素,同时由此定义适用于双能成像分析的能谱误差和针对双能成像的等效能谱概念。初步实验结果验证了这些理论的有效性。     

能谱CT多参数成像在胰岛素瘤定位中的比较研究

目的:比较能谱CT多参数联合诊断与常规CT图像、最佳keV能量图、70 ke V单能量图像、碘基图在胰岛素瘤定位诊断中的应用价值。方法:回顾性分析病理证实的42例胰岛素瘤患者资料,通过能谱分析软件,选择70 ke V单能量值、最佳ke V能量图像和碘基图进行重建,观察能谱CT多参数联合诊断与常规CT图像、最佳keV能量图、70 keV单能量图像、碘基图的检出率。分析病例能谱CT进行腹部双期增强扫描。结果:动脉期和静脉期常规CT图像、70 keV能量、最佳keV能量图像、碘基图、能谱多参数图像的检出率分别为,69%（29）、71.4%（30/42）、90.5%（38/42）、90.5%（38/42）、92.9%（39/42）和47.6%（20）、47.6%（20）、64.3%（27）、69%（29）、76.2%（32）（表1）。动脉期能谱多参数图像检出率（92.9%）大于最佳keV图像检出率（90.5%）等于碘基图病灶检出率（90.5%）大于70 ke V图像（71.4%）大于常规CT图像（69.0%）,卡方检验Fisher精确概率法结果χ2=14.191,P=0.004,认为动脉期五组检出率具有统计学差异,其中以能谱多参数图像检出效能最高,常规CT图像最低;静脉期常规CT图像、70 keV能量、最佳keV能量图像、碘基图、能谱多参数图像的检出率比较,Pearson卡方结果χ2=11.724,P=0.02,认为静脉期五组检出率具有统计学差异。虽然动脉期检出率高于门静脉期,但部分胰岛素瘤仅在静脉期显影,因此能谱CT需要对动脉期和静脉期结合观察才能减少漏诊。      

能谱CT在急性肺栓塞诊断及肺血流灌注变化评估中的应用

目的:探讨能谱CT对急性肺栓塞诊断及肺血流灌注变化评估的应用价值。方法:回顾性分析2017年11月至2019年7月43例怀疑急性肺栓塞的影像资料,所有疑似急性肺栓塞患者行能谱增强扫描,原始数据图像在工作站重建肺动脉血管图像及碘基物质图。观察并记录肺动脉栓子的位置、数目;分析碘基物质图中肺内血流灌注降低区的位置及数目,并测量肺内血流灌注降低区的碘基值及CT值,同时测量同层面或邻近层面正常肺实质的碘基值及CT值。混合能量图像与最佳单能量图像对栓子检出的数量比较采用卡方检验,血流灌注减低区与正常区域碘基值、CT值比较采用两样本秩和检验。结果:明确诊断肺动脉栓塞12例,采用混合能量图像观察发现栓子256个,其中中心型栓子（肺动脉主干、肺叶栓子）22个,外周型（肺段、肺亚段栓子）234个;完全闭塞型栓子58个,非完全闭塞型栓子198个。采用最佳单能量图像观察发现栓子273个,其中中心型栓子（肺动脉主干、肺叶栓子）22个,外周型（肺段、肺亚段栓子）251个;完全闭塞型栓子74个,非完全闭塞型栓子199个。最佳单能量图像在诊断外周型及完全闭塞型栓子较混合能量图像能增加检出数量,但两组比较差异无统计学意义（P>0.05）。肺内血流灌注减低区42处,血流灌注减低区（（2.70±1.81）100μg/mm3、（-829±45.94）HU）与正常区域肺野（（17.78±3.29）100μg/mm3、（-741±34.34）HU）碘基值、CT值比较,差异有统计学意（P<0.05）。结论:能谱CT对肺栓塞能进行定性和定位诊断,碘基物质图能够评价肺血流灌注变化,为评估肺栓塞病情提供信息。      

虚拟单能图像与常规CT图像的图像质量对比

目的:对比双源双能CT的虚拟单能图像与常规CT图像的图像质量.方法:采用西门子SOMATOM Force双源双能CT扫描图像质量控制体模Catphan 500的高对比度分辨率CTP528组件和低对比度分辨率CTP515组件,分别采用双球管扫描方案重建低、中、高3档虚拟单能能谱图像(A组:40keV,B组:70keV,C...     

能谱CT诊断腹部多发病灶同源性的初步研究

目的:探讨CT能谱成像在诊断腹部多发病灶同源性中的价值。材料和方法:收集10例经手术病理或随访观察证实的腹部多发病灶患者资料,回顾性分析患者多发病灶,包括肝脏、胃、肾上腺及腹腔淋巴结转移病灶的CT能谱图像。多发病灶的感兴趣区按照直径5mm的圆形选取,用能谱后处理工具行多发病灶的能量衰减曲线、直方图、散点图分析,将三个图像的吻合情况分成基本吻合,部分吻合,不吻合三种情况,比较多发病灶能谱图像的吻合情况,总结规律,对腹部多发病灶的同源性作出评价。结果:发现腹部恶性肿瘤原发灶与多发转移灶的能量衰减曲线、直方图图像基本吻合,散点图部分吻合,提示原发灶和转移灶同源。多发良性病灶如血管瘤、能谱图像也基本吻合,可帮助诊断病灶的同源性。结论:初步判断能谱CT可作为诊断腹部多发病灶同源性的有效工具。     

结直肠癌能谱CT的研究进展

结直肠癌是最常见的消化道恶性肿瘤之一,早期诊断至关重要,双源能谱CT利用材料表征和材料分解从周围环境中描绘病变并区分其良恶性,有望弥补常规影像技术的缺陷,进一步提高结直肠癌的检测能力和诊断精度。本文就双源能谱CT在结直肠癌领域的研究进展进行综述。      

探究单源双能CT螺距对标准水模能谱成像数据的影响

目的:探讨单源双能CT不同螺距的能谱成像(GSI)扫描对标准水模的CT值和水碘浓度值的影响。方法:采用GEDiscovery750HD单源双能CT的GSI扫描模式对GE公司标准水模进行扫描,选择辐射剂量相近(180~192.5mAs范围)的6个扫描协议,分别对标准水模进行两种螺距(1.375︰1和0.984︰1)扫描,扫描野为M,扫描层厚5mm,连续扫描6层,共获得12组数据。根据扫描螺距不同分为两组:大螺距组(螺距1.375︰1)、小螺距组(螺距0.984︰1)。获得的图像利用GSI分析软件,以1.25mm进行无间隔标准算法重建70keV单能量图像及水(碘)基物质图像,于标准水模中心及3、6、9和12点放置面积为3000mm2圆形感兴趣区(ROI),对两种图像进行测量,记录各ROI的CT值及其SD值、水(碘)值及其SD值,采用SPSS软件配对样本t检验进行统计学分析。结果:大、小螺距组水的CT值分别为(1.39±1.90)HU和(1.97±1.74)HU,SD值分别为(7.21±0.55)HU和(6.47±0.56)HU;大、小螺距组水(碘)基物质图像的水(碘)值分别为1001.95±1.47和1002.19±1.34,其SD值分别为4.88±0.36和4.49±0.37。两组间差异均具有统计学意义(P<0.05)。结论:扫描参数螺距对GSI数据获得有影响,使用较小螺距扫描条件可提高诊断可靠性。      

宝石能谱CT多模态技术诊断急性缺血性脑卒中

目的:探索宝石能谱CT多模态检查在急性缺血性脑卒中的临床应用效果。方法:回顾性分析本院58例急性缺血性脑卒中患者能谱CT平扫、CTA及CTP图像,观察多模态64排能谱CT在诊断急性缺血性脑卒中的作用。结果:①能谱CT平扫患侧脑碘（水）值、水（碘）值含量明显低于健侧,结果存在显著差异,其余能谱曲线斜率及能谱CT值两个指标无明显差异;②能谱CT动态CTP显示58例患者中,55例（94.83％）患者存在灌注异常,患侧和对侧的 MTT、TTP及CBF等指标都存在明显差异,CBV无明显差异;③利用CTP原始图像重建的CTA原始轴位图显示颅内血管4～5级分支血管清晰,三维重建图显示血管结构清晰,可达到诊断要求。结论:能谱CT多模态技术在急性缺血性脑卒中诊断中,可快速发现梗死责任血管、分辨梗死及缺血区,检查速度快、参数多,具有重要临床价值。      

多孔介质中甲烷水合物边界的CT图像识别技术

采用X射线计算机断层扫描(X-CT)技术观测多孔介质中天然气水合物的生成和分解过程,具有实时、直观和无损等优点。由于颗粒物边缘图像容积效应和X-CT分辨率的限制,多孔介质体系中不同物质的边界域难以确定,从而影响对多孔介质中水合物赋存状态的准确判断。利用Matlab平台图像处理软件中的开闭运算、多值化、梯度图像提取和边缘检测等方法,对实验获得的多孔介质中甲烷水合物的CT图像进行优化处理,获得了更清晰的图像,可有效地提高多孔介质中不同物质边界域的识别效果,有利于准确判断甲烷水合物在多孔介质中的赋存状态。      

基于迭代残差网络的双能CT图像材料分解研究

双能计算机断层成像技术(DECT)由于其材料分解能力,在高级成像应用中发挥着重要作用.图像域分解直接对CT图像进行线性矩阵反演,但分解后的材料图像会受到噪声和伪影的严重影响.虽然各种正则化方法被提出来解决这个问题,但它们仍然面临着两个挑战:繁琐的参数调整和过度平滑导致的图像细节损失.为此,本文提出一种基于迭代残差网络的...     

双能CT的基本原理、应用和未来展望(英文)

断层影像(CT)的图像对比度与扫描所用的X光源能谱分布有很大关系。传统CT使用具有能谱分布的一个光源进行成像,有时会出现信息模糊致使两种不同材料在CT图像上完全相同。双能CT使用两个不同分布的能谱对物体进行成像,能够消除单能谱情况下的信息模糊。虽然双能CT的基本概念由来已久,但最近商业系统的出现使双能CT迅速成为一个热点。我们首先概述了双能CT的基本物理原理和双能信号处理方法,包括促使双能CT进入现代医学成像的关键技术。其次,双能CT的应用已非常广泛,本文从其在临床应用角度进行了详细介绍使读者有所了解。最后,我们简要探讨了当前的两个技术发展领域:光子技术探测器和技术合成CT。     

S变换谱分解技术在深反射地震弱信号提取中的应用

在深反射地震资料处理中,当来自深部的有效弱信号和噪声干扰频带差异较小且难以区分时,传统滤波方法的应用会受到限制.谱分解方法是一种使用离散傅里叶变换,基于信号的频率-振幅谱等信息生成高分辨率地震图像的方法,通常用来识别介质物性横向分布特征,处理复杂介质内频谱变化和局部相位的不稳定性等问题,包括定位复杂断层和小尺度断裂等.S变换作为一种新的时频分析方法,具有自动调节分辨率的能力,近些年来被广泛应用到勘探地震、大地电磁等数据处理中,逐渐成为地球物理方法中噪声压制的有效方法之一.与常规石油反射地震资料相比,深反射主动源地震为了探测深部结构信息,常采用大药量激发方式、长排列观测系统等,导致深部有效信号基本湮灭在噪声干扰之中.针对深反射数据特点,本文结合谱分解和S变换技术,首先设计了简单的脉冲函数实验数据,证实S变换方法的有效性,同时说明谱分解方法的效果受所用时频分析方法影响较大,而其中决定分辨能力的变换窗函数的选取尤为重要.在此基础上,分别应用到深反射地震资料的单道和叠加剖面实际数据上,对比分析了传统变换谱分解和S变换谱分解的应用效果,单道资料对比结果表明:相比传统谱分解,S变换谱分解方法具有自动调节分辨率的能力,能够精确的标定深反射地震资料中弱信号不同时刻的频率分量;叠加剖面资料应用结果表明:由S变换谱分解得到的剖面结果与其他谱分解方法结果整体上具有较高的一致性,同时清晰地刻画出原叠加剖面上被噪声湮灭的低频细节特征,提高了剖面的分辨率及同相轴连续性;对比结果明显看出,Gabor变换谱分解方法得到的结果同相轴较为破碎,分析原因认为这是由Gabor变换的时频分解方法的定长窗函数所致,窗口大小不会随着信号频率的变化来调节长度,只能在处理的过程中根据一定的记录长度范围选取窗函数参数,而S变换谱分解方法在窗函数的选取时,通过时变信号的局部频率特征自动调节窗口长度,能够更好的刻画各个频段的细节特征,在深反射剖面成像应用中效果尤为明显.本文结果表明S变换谱分解技术在深地震叠加剖面上的应用有效地提高了来自深部弱反射信号的信噪比和分辨率,并刻画出了叠加剖面上所不具有的低频细节特征,在实际深反射地震资料处理中能有效保护低频弱信号获得更好的成像效果.本文为深地震反射资料中弱信号的保护处理找到一种有效的方法.     

双能CT成像基材料分解法的理论误差分析

双能X射线计算机断层成像技术(DECT)能够准确地重建物质的有效原子序数和电子密度信息,是一种有效的物质辨别技术.基材料分解法是求解DECT重建问题的主要方法之一.但目前应用此方法得到的重建结果误差较大,并且对于金属伪影抑制能力也较差.本文分析了DECT基材料分解法重建结果的误差来源和形成机制,阐释了其对金属伪影抑制作...     

基于多能谱CT与NC-POCS重建算法的泡沫铝孔隙率计算

孔隙率是评价多孔材料相关性能的重要因素之一,是检测材料质量的一项重要指标.针对孔隙率值受分辨率影响较大的问题,在能谱与材质信息均未知的条件下,本文基于多能谱CT与(NC-POCS)非凸-凸集投影算法,结合非负矩阵求解方法,实现分解重建,以多孔材料泡沫铝为例,分析其在不同分辨率下的孔隙率变化情况.实验结果表明,本文提出的...     

适用于三维隐式叠前深度偏移中矩阵求逆的混合算法

在深度偏移方法中，把二维隐式方法推广到三维，就会面对一个分块对角矩阵求逆问题. 通常，这种矩阵的求逆将耗费大量计算时间，严重制约了三维隐式方法偏移在实际资料处理中的广泛应用. 在螺旋边界条件下，该矩阵H具有Toeplitz结构的正定厄密矩阵，其快速求逆可由谱法LU分解或直解法快速实现. 本文结合谱法LU分解和直接解法方法的优点，提出了一种混合算法. 文中采用谱分解方法建立起矩阵列元素的谱分解表，并采用直解法的递推公式，可以快速给出矩阵的分解. 通过与谱法分解和直解法在分解精度和分解速度两方面的比较表明，本文方法与谱法相比，在非均匀介质中亥姆霍兹算子矩阵分解时的精度提高10倍；在计算速度方面，混合方法比简化后的直解法快. 因此，该方法的提出，在计算精度许可的条件下，最大限度地减少三维隐式差分偏移中矩阵求逆占用的时间，从而使得该方法能真正用于实际地震资料的处理.     

Wavelet‐based cepstrum decomposition of seismic data and its application in hydrocarbon detection

How to use cepstrum analysis for reservoir characterization and hydrocarbon detection is an initial question of great interest to exploration seismologists. In this paper, wavelet‐based cepstrum decomposition is proposed as a valid technology for enhancing geophysical responses in specific frequency bands, in the same way as traditional spectrum decomposition methods do. The calculation of wavelet‐based cepstrum decomposition, which decomposes the original seismic volume into a series of common quefrency volumes, employs a sliding window to move over each seismic trace sample by sample. The key factor in wavelet‐based cepstrum decomposition is the selection of the sliding‐window length as it limits the frequency ranges of the common quefrency section. Comparison of the wavelet‐based cepstrum decomposition with traditional spectrum decomposition methods, such as short‐time Fourier transform and wavelet transform, is conducted to demonstrate the effectiveness of the wavelet‐based cepstrum decomposition and the relation between these two technologies. In hydrocarbon detection, seismic amplitude anomalies are detected using wavelet‐based cepstrum decomposition by utilizing the first and second common quefrency sections. This reduces the burden of needing dozens of seismic volumes to represent the response to different mono‐frequency sections in the interpretation of spectrum decomposition in conventional spectrum decomposition methods. The model test and the application of real data acquired from the Sulige gas field in the Ordos Basin, China, confirm the effectiveness of the seismic amplitude anomaly section using wavelet‐based cepstrum decomposition for discerning the strong amplitude anomalies at a particular quefrency buried in the broadband seismic response. Wavelet‐based cepstrum decomposition provides a new method for measuring the instantaneous cepstrum properties of a reservoir and offers a new field of processing and interpretation of seismic reflection data.