基于正弦图融合的CT金属伪影校正算法研究

目的为解决修复后的投影数据与周围投影数据之间过渡不连续的问题,提出一种基于正弦图融合的CT金属伪影校正算法。方法通过预处理和K均值聚类技术将具有相同空间信息的组织聚在一起生成先验图像,并根据金属区域与先验图像的投影差异校正原始图像投影以得到校正后的投影数据,最后采用滤波反投影算法重建得到校正后的CT图像。结果在CT仿真数据验证中,基于先验插值的金属伪影校正(Fusion Prior-Based Metal Artifact Reduction,FP-MAR)算法在单金属校正和多金属校正中的峰值信噪比分别为0.943和0.915,比线性插值校正金属伪影(Linear Interpolation Based Metal Artifact Reduction,LI-MAR)算法分别增加了28.65%和44.55%;FP-MAR算法在单金属校正和多金属校正中的结构相似性分别为0.984和0.961,比LI-MAR算法分别增加了48.41%和64.27%。临床CT伪影影像验证中,FP-MAR算法校正后CT金属伪影的主观评价高于LI-MAR算法校正后的CT金属伪影图像,且二者差异有统计学意义。结论本研究提出的算法可有效解决修复后的投影数据与周围投影数据之间过渡不连续的问题,更好地保留金属结构附近的信息。

基于残差编解码-生成对抗网络的正弦图修复的稀疏角度锥束CT图像重建

稀疏投影可有效缩短锥束CT(CBCT)扫描剂量和扫描时间,但会导致重建图像中出现大量条状伪影。正弦图修复可以生成缺失角度的投影数据,并提高重建图像质量。基于这些,提出了一种用于稀疏角度CBCT重建的正弦图修复的残差编解码-生成对抗网络(RED-GAN)。该网络利用残差编解码结构(RED)模块替换Pix2pixGAN(Pix2pixGenerative Adversarial Network)中的U-Net生成器,并利用基于PatchGAN(Patch Generative Adversarial Network)的条件判别器鉴别修复后的正弦图和真实正弦图,从而进一步提升网络性能。利用真实CBCT投影数据进行网络训练后,分别在1/2、1/3、1/4稀疏采样条件下测试所提网络,并把RED-GAN与线性插值法、残差编解码-卷积神经网络(RED-CNN)和Pix2pixGAN对比。实验结果表明,RED-GAN的正弦图修复结果在3种条件下均优于对比方法,并在1/4稀疏采样条件下所提网络的优势最为明显。在正弦图域中,RED-GAN的均方根误差(RMSE)下降了7.2%,峰值信噪比(PSNR)上升了1.5%,结构相似性(SSIM)上升了1.4%;在重建图像域中,RMSE下降了5.4%,PSNR上升了1.6%,SSIM上升了1.0%。可见,RED-GAN适用于高质量的稀疏角度CBCT重建,在快速低剂量CBCT扫描领域具有潜在的应用价值。

正弦图确定迭代重建算法对胸痛患者胸部CT图像质量的影响

目的探讨正弦图确定迭代重建(SAFIRE)算法对胸部CT扫描图像质量的影响。方法选取2020年1月至2022年12月于佛山市南海区人民医院行胸部CT平扫的90例胸痛患者,以随机数字表法分为3组,每组30例。A、B组采用低剂量扫描(100 kV,120 mA),分别采用SAFIRE算法、滤波反投影(FBP)算法重建;C组采用常规剂量扫描(120 kV,120 mA),采用FBP算法重建。对比3组肺窗及纵隔窗图像的主观质量、客观评价指标[信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)],不同剂量组间的有效辐射剂量(ED)。结果3组图像质量主观评分、客观评价指标及ED值比较,差异有统计学意义(P<0.05);B组图像质量主观评分低于A、C组,差异有统计学意义(P<0.05),A组图像质量主观评分与C组比较,差异无统计学意义(P>0.05);A、C组SNR、CNR值显著高于B组,差异均有统计学意义(P<0.05);A组与C组的SNR、CNR比较,差异无统计学意义(P>0.05);C组ED值高于A、B组,差异有统计学意义(P<0.05),A组ED值比C组降低72.9%,A组与B组ED值比较,差异无统计学意义(P>0.05);2名医师对扫描图像的主观评价一致性好(Kappa=0.808)。结论在低剂量胸部CT扫描中,SAFIRE算法可有效降低患者辐射剂量,获得理想图像。

基于正弦图恢复的CT局部重建算法

针对局部扫描过程中投影数据沿探测器方向截断的特点,提出一种基于正弦图数据恢复的扇束CT局部重建算法.算法首先基于截断正弦图提取的边缘信息对缺失投影数据进行扩充,接下来对未扩充完整的零值区域利用两侧已知的投影数据进行线性插值,最后依据扩充完整的投影数据经滤波反投影重建出局部图像.仿真和临床数据的重建结果表明,算法对直接利用局部截断投影数据重建图像中呈现的环形伪影有明显的抑制作用,且重建图像边缘清晰.

70kV结合正弦图迭代重建在腹部CTA扫描中的应用价值

目的:探讨70kV结合正弦图迭代重建(SAFIRE)技术在腹部CTA扫描中的应用价值。方法:110例患者(低kV组)采用70kV、SAFIRE技术、欧乃派克(300mg I/mL)的CTA扫描方案,87例患者(对照组)采用120kV、滤波反投影(FBP)技术、欧乃派克(350mg I/mL)的扫描方案。对比两组的CT剂量指数(CTDIvol)、CT值、SD、对比噪声比(CNR)、图像灵敏度(FOM)、图像质量主观评分。结果:低kV组和对照组的CTDIvol分别为(3.08±0.15)mGy、(6.08±0.57)mGy,两组差异有统计学意义(P<0.05);低kV组腹主动脉、肾动脉、肠系膜上动脉的CT值分别为(431.45±27.42)HU、(415.44±16.51)HU、(311.85±17.75)HU,对照组分别为(334.91±14.41)HU、(335.51±13.76)HU、(312.63±18.59)HU;低kV组腹主动脉、肾动脉、肠系膜上动脉的SD分别为(15.96±1.75)、(18.63±3.01)、(26.99±2.65),对照组分别为(23.21±2.91)、(25.34±2.67)、(29.8±3.04),两组差异均具有统计学意义(P<0.05);低kV组腹主动脉、肾动脉、肠系膜上动脉的CNR分别为(26.58±2.93)、(25.77±2.52)、(20.31±1.74),对照组分别为(20.79±1.87)、(20.82±1.92)、(19.98±1.63);低kV组腹主动脉、肾动脉、肠系膜上动脉的FOM分别为(233.32±55.35)、(218.46±45.44)、(135.51±24.74),对照组分别为(72.34±15.45)、(72.57±15.62)、(66.71±12.86),两组差异均具有统计学意义(P<0.05);低kV组的图像质量评分为(4.56±0.65),对照组为(4.55±0.73),两组差异无统计学意义(P>0.05)。结论:70kV结合SAFIRE技术在腹部CTA扫描中,不仅可以大幅度降低辐射剂量,而且改善了腹部CTA的图像质量,减少了碘对比剂的相对含量,具有较高的临床应用价值。

基于正弦图的投影旋转中心校正方法

CT转台受仪器精度等影响会导致投影旋转中心偏移,这将严重影响重建图像的质量。因此,在CT重建前,投影旋转中心的精确校正是必不可少的。根据radon变换推导了平行束扫描模型投影旋转中心的计算公式,确定了正弦图中0°和180°的样本投影地址均值的一半就是投影旋转中心的地址。根据上述方法,将sino图中0°和180°对应的数据各复制N次得到图像矩阵A,同时采用"Chan-Vese"对其进行二值化分割,得到0°和180°样本投影地址并计算投影旋转中心,最后以此为中心对sino图在水平方向上裁剪进行校正。通过仿真和真实实验,表明该方法能够高精度地校正投影旋转中心,有效地提高重建图像质量。

基于正弦图融合的金属伪影校正方法（英文）

针对金属伪影严重降低了CT图像中组织结构清晰度的问题,提出了基于正弦图融合的金属伪影校正方法.首先,通过预先设置的阈值对原始CT图像进行分割,得到金属图像.对原始CT图像和金属图像进行投影生成原始投影正弦图和金属投影正弦图.使用插值校正方法校正含有金属伪影的CT图像和均值滤波维持校正后CT图像的边界.滤波之后图像被投影成滤波图像正弦图.根据金属图像正弦图在原始正弦图和滤波后图像对应正弦图中的位置,分别得到正弦图P_M^D(在原始正弦图中)和P_M^C (在滤波后图像对应正弦图中).然后,按照一定的比例,将P_M^D 和P_M^C 融合成正弦图P_M^F ,并通过融合正弦图P_M^F ,P^O和P_M^D 得到最终正弦图.最后,用滤波反投影重建算法将最终正弦图重建成校正之后的图像,并将金属信息补偿到校正图像上.临床图像上的实验表明:与经典金属伪影校正方法相比,所提出的基于正弦图融合方法在金属伪影去除和组织结构特征保存方面能够得到更好的效果.

基于投影缺失正弦图的CT图像重建研究

通过对不完全投影重建的图像结果和正弦图对投影空间的数据分布情况进行分析,并根据工件较敏感部位的位置、形状和密度信息,对缺失的投影数据进行适当的补充。在此基础上,利用滤波反投影算法对补充后的正弦图进行图像的重建。经过实验验证,该方法改善了重建图像的质量,得到了较好的重建效果。

正弦图确认迭代重建技术在胸部低剂量CT扫描中的应用价值

目的探讨正弦图确认迭代重建(SAFIRE)技术在胸部低剂量CT扫描中的应用价值。方法随机选取亳州市人民医院2014年6月至2014年12月有前后2次胸部CT扫描记录的30例患者影像学资料,2次扫描分别为传统的滤波反投影重建(FBP)及SAFIRE技术,SAFIRE强度为Strenth3;统计比较每位患者2次扫描图像的CT值、噪声(SD)、信噪比(SNR)及有效辐射剂量(ED)。结果两组上肺部(胸大肌)、中肺部(升主动脉根部)及下肺部(椎旁软组织)的CT值分别为:FBP组为(51.19±6.22)HU、(42.87±7.37)HU、(45.84±8.37)HU;SAFIRE组为(53.91±12.89)HU、(42.55±8.20)HU、(44.43±15.47)HU;两组平扫SD分别为:FBP组为(8.65±2.07)HU、(9.19±1.69)HU、(13.27±3.05)HU,SAFIRE组为(18.41±18.00)HU、(19.20±15.71)HU、(29.24±30.09)HU;两组之间差异均无统计学意义(P>0.05);两组的SNR分别为:FBP组为6.31±1.87、4.82±1.06、3.73±1.36,SAFIRE组为4.39±2.20、3.03±1.33、2.45±1.43,两组之间差异有统计学意义(P<0.05);两组的ED值:FBP组为(2.84±0.88)m Sv,SAFIRE组为(1.27±0.64)m Sv,两组之间差异有统计学意义(P<0.05);两组图像主观评分差异无统计学意义(P>0.05)。结论与传统FBP重建技术相比,SAFIRE重建技术能够在保证图像质量不影响诊断的同时,有效地降低CT辐射剂量,从而保证患者的安全。

缺少投影角度与时变物体断层重建的外推恢复正弦图方法

本文针对缺少投影角度及物体时变这两类缺损投影数据问题，在分析了限空间区域及限频域图像的雷当变换的若干性质基础上，分别导出基于最小均方误差准则的外推公式，从而得到完整的正弦图的最佳估计.基于这一外推所得的正弦图，可以利用传统的断层重建方法对物体进行重建本文给出了外推公式的推导过程及其求解的迭代算法。计算机模拟结果显示了这一技术的有效性.

一种新的基于纠正正弦图探测值的PET图像Bayesian重建算法

目的提出一种新的耦合反馈(CF)修改观测值的迭代模型以进一步改进正电子发射成像(PET)的Bayesian重建。方法在PET重建的迭代过程中,此种负反馈迭代算法利用最近的一次重建图像来更新有噪声的探测到的发射正弦图数据。对此重建图像的相关操作包括线性滤波、维纳滤波和对重建图像的投影。研究中使用的正弦图数据来自模拟体模数据。结果实验及对于重建图像的视觉和量化比较表明,所提出的新的重建算法要优于传统的Bayesian重建,能够进一步提高PET图像的质量。结论文中提出的修改观测值的CF迭代模型能够在一定程度上改善原始测量数据,能够应用于PET图像重建或其他原始数据噪声较大的重建问题。

少见^(99)Tc^(m)-MIBI心肌灌注显像正弦图设备伪影1例

患者女,66岁,无明显诱因出现间断性胸闷半年余,加重半个月,多于活动后发作;高血压病史10年余,最高达180/100 mmHg,未经系统治疗。查体未见明显异常。血压126/74 mmHg。胸部X线片示心影略增大;冠状动脉CT血管造影提示左前降支管腔中度狭窄;临床综合诊断为冠状动脉粥样硬化性心脏病。

基于正弦图分区修复的稀疏角度CT重建算法

针对稀疏投影CT重建图像中的条形伪影问题,提出一种稀疏表示与低秩矩阵填充相结合的正弦图分区修复方法。首先,将正弦图子块依据灰度熵大小分为两类;然后,采用字典学习算法修复边界区域的正弦图子块,为了保留正弦图的内部结构,设计一种联合修复模型用于内部子块的修复,将正弦图的低秩特性融入稀疏表示模型中,以便引入非局部信息;最后,组成完整的正弦图并经滤波反投影(FBP)重建获得最终图像。实验结果表明,与经典算法相比,该算法在投影域与图像域皆有较优表现,能够较好地修复正弦图的结构,明显改善稀疏重建图像中的条形伪影及结构模糊问题。

正弦图确定迭代重建技术在降低胸部扫描剂量中的应用

目的探讨正弦图确定迭代重建(SAFIRE)技术在降低胸部扫描剂量中的价值。方法收集64例胸部疾病患者,采用第二代双源CT(Somatom Definition Flash CT)Flash Spiral模式进行平扫。将患者随机均分为2组。低剂量组:采用100kV,并采用SAFIRE(值为3)技术进行重建。对照组:采用常规120kV、滤波反投影(FBP)重建技术。测量比较2组患者气管分杈层面降主动脉的CT值与标准差(SD)、同层背部肌肉的CT值与SD值;比较两组胸部CT剂量指数(CTDI)及剂量长度乘积(DLP)。由2名医师采用5分制对图像质量进行评价,并用Kappa检验评价观察者间的一致性。结果两组图像质量均能完全满足临床诊断需求,观察者间具有较好一致性(Kappa=0.795)。低剂量组CTDI为(3.23±0.53)mGy,DLP为(114.96±18.90)mGy.cm,有效剂量为(1.60±0.26)mSv,对照组CTDI为(5.27±1.07)mGy,DLP为(184.40±36.85)mGy.cm,有效剂量为(2.58±0.51)mSv;两组差异均有统计学意义(P均<0.001)。低剂量组和对照组气管分杈层面降主动脉CT值分别为(39.90±8.31)HU和(43.12±7.43)HU,图像噪声值分别为13.61±2.00和13.00±3.39;同层背部肌肉的CT值分别为(45.50±11.85)HU和(48.23±10.99)HU,图像噪声值分别为10.34±1.55和8.53±1.99,差异均无统计学意义(P均>0.05)。结论在成人胸部扫描中,利用SAFIRE技术可在不影响图像质量的同时降低辐射剂量。

运用投影正弦图和点扩展函数法确定CT系统旋转中心

电子计算机断层扫描(CT)能够清晰成像,依赖于精准的旋转中心。针对CT系统安装过程中存在的误差和需要进行系统参数标定的问题,提出了点扩展函数法来定位旋转中心的方法。在实际操作过程中,首先根据标定模板的投影正弦图对旋转中心进行初始定位,然后利用直接反投影法重建图像,并通过边缘响应函数获取点扩展函数,最后结合点扩展函数极值与旋转中心偏移量间的关系精确定位旋转中心。实例表明,这种方法能够较为精确地定位CT系统旋转中心。

正弦图确定迭代重建技术在降低胸部扫描剂量中的应用

目的:探讨在胸部扫描中应用正弦图确定迭代重建技术降低剂量的效果。方法:选择2016年7月—2017年7月在本院行胸部平扫患者60例,患者随机分为两组,对照组选择120k V过滤反投影重建技术,观察组选择100k V正弦图确定迭代重建技术,评价两组患者主观图像质量,记录两组患者有效剂量。结果:在图像质量方面,两组患者图像质量评分值均超过4.3分,图像质量情况对比差异不显著,P>0.05,有可比性;在扫描剂量方面,观察组CTDI、DLP、ED明显更低(P<0.05)。结论:在胸部扫描中应用正弦图确定迭代重建技术,能够在保证图像质量,不影响图像噪声情况下降低辐射剂量,值得在临床上推广应用。

一种基于正弦图的工业CT系统转台旋转中心自动确定方法

构建一个工业CT成像系统,转台旋转中心的确定是非常关键的步骤,其定位误差会引起CT图像上的伪影。本文在详细分析了现存旋转中心确定方法不足的基础上,提出了一种新方法,该方法利用隐含在正弦图中的对称投影信息,并根据经过旋转中心的射线束在两个对称投影视角下透过的物体路径相同这一规律来定位旋转中心。相对现有算法,该方法适用于射线源与旋转中心的连线不严格垂直于探测器的情形,无需使用模体,亦无需知晓任何几何参数,实时且基本不受随机噪声影响。实验数据验证了该方法的有效性。

针对X射线双能CT成像的正弦图快速配准方法

双能CT成像技术在医学和安检领域应用广泛,可分为真双能成像和伪双能成像两种类型。针对真双能成像中存在的正弦图空间位置不匹配的问题,提出了一种高低能正弦图快速配准方法。该方法利用相关系数来检测高低能正弦图投影角度方向的相对位移。针对二维相关系数计算量大的问题,采用对正弦图横向左半部分或者右半部分进行横向投影的方法获取一维信号。并设计了一维相关系数的快速计算方法,同时提出了一种快速求相关系数最大值的数值算法来检测一维信号的位移,进而得到高低能正弦图的相对位移,完成正弦图的配准。实际实验结果验证了算法的有效性。

基于正弦图的正电子发射成像呼吸运动弹性配准校正

在患者胸部正电子发射成像(PET)过程中,呼吸运动会造成成像质量下降。本文使用三层网格B-样条弹性配准的方法修正重组和降噪后的正弦图来进行呼吸运动校正。使用GATE仿真NCAT呼吸运动体模数据进行实验,结果显示图像质量得到了很大地提高,运动伪影和结构信息得到了修复,表明本文的方法是有效的。

基于正弦图平移匹配的投影旋转中心校正

投影旋转中心(COR)精准定位是确保计算机断层成像(CT)重建图像质量的关键要素,经典的互相关匹配算法在投影角度为0~180°时难以满足高质量CT成像要求,需进行改进创新。本文根据正弦图上0°与180°投影数据翻转后有对应性的特点提出基于这两行数据平移匹配的COR校正算法,该算法利用OTSU进行阈值分割以减少背景噪声影响,通过L1范数量化COR最小偏移得到准确校正值后进行CT重建。分别采用加入随机梯度噪声和高斯噪声的Sheep-Logan模型和雄性SD大鼠样本的同质肝脏与异质牙齿图像验证新算法的有效性,并将新算法与互相关匹配算法做性能对比。结果表明:新算法运算量少、简便快速且具有良好的抗噪鲁棒性,校正精度高(稀疏采样投影数据在10%~50%时也能很好地校正COR值),CT重建图像质量有显著改进,效果优于互相关算法。