计算机断层扫描血管成像联合锥形束计算机断层扫描图像融合技术在老年胸主动脉瘤腔内介入治疗中的应用

目的探讨计算机断层扫描血管成像(CTA)联合锥形束计算机断层扫描(CBCT)图像融合技术在老年胸主动脉瘤腔内介入治疗中的应用。方法收集2021年1月到2022年1月青海省心脑血管病专科医院收治的行腔内介入治疗的73例老年胸主动脉瘤患者,按照治疗方法不同将其分为观察组(n=37,术中采用CTA联合CBCT图像融合技术引导)和对照组(n=36,术中采用CTA引导)。记录两组患者治疗成功率、手术时间、造影剂用量、辐照时间、总辐射剂量及手术前后肾功能指标变化情况。结果两组老年胸主动脉瘤患者技术成功率均为100%。观察组患者手术时间、造影剂用量、辐照时间、总辐射剂量均低于对照组,差异均有统计学意义(P﹤0.05)。术后1、3个月,两组患者血肌酐、尿素氮比较,差异均无统计学意义(P﹥0.05)。结论CTA联合CBCT图像融合技术在老年胸主动脉瘤腔内介入治疗能进一步降低造影剂用量和辐照剂量,且具有良好的安全性和有效性,值得在临床上推广应用。

几何标定模体与成像物同步扫描的自由轨迹锥束计算机断层扫描成像方法

为抑制因射线源扫描时随机抖动造成的几何伪影,并且实现射线源扫描轨迹灵活,满足任务驱动扫描成像要求,本文提出了一种自由轨迹锥束计算机断层扫描(CBCT)成像的方法。本方法提出二维平面的几何标定方法,基于该方法可以实现几何标定模体和成像物体同时成像,进而通过在线标定方法求出几何参数,再结合几何参数应用于交替方向乘子法(ADMM)进行图像迭代重建。实验表明,本方法可以获得较高质量的重建图像,图像对比度较高,特征边缘清晰。模拟实验结果均方根误差(RMSE)较小,结构相似性(SSIM)值均在0.99以上。实际实验结果有着较低的图像信息熵(IE)值和较高的对比度噪声比(CNR)值。该方法为CBCT实现轨迹自由以及获得高质量重建图像提供了一定的实用价值。

螺旋锥束计算机断层成像倾斜扇束反投影滤波局部重建算法

螺旋锥束计算机断层成像(CT)作为常用的临床诊断工具,如何尽可能地减少其辐射剂量是热点研究领域之一.局部成像利用准直器减小射线直照区域,能够有效降低CT辐射剂量.然而,局部成像会造成投影数据横向截断,产生局部重建问题.现有螺旋反投影滤波(BPF)算法只能实现局部曲面重建,难以实现局部体区域重建.在圆轨迹扇束BPF算法的基础上,通过加权修正和坐标扩展,提出了螺旋锥束CT倾斜扇束反投影滤波(TFB-BPF)重建算法.该算法把重建区域按层划分,对各层构建倾斜的扇形束几何,并使用经过加权修正的TFB-BPF算法逐层进行重建.该算法最大的优势是滤波线(与原始螺旋锥束BPF算法中PI线等价)在二维平面内选择,算法更加简洁高效,并且能够应用于局部体区域的重建.实验结果表明,算法能够有效重建物体局部体区域,并且重建图像质量较好,没有明显的截断伪影.

锥束计算机断层成像系统快速定位方法

针对锥束计算机断层成像(CT)系统的定位参数测量问题,设计了一种简易的标准圆杆测具,并提出了基于该圆杆测具的快速定位测量方法。该方法在锥束CT成像区域中的4个位置分别对圆杆测具进行DR成像,得到4幅投影图像,然后利用圆杆测具在锥束CT系统中的成像特性,通过简单计算快速获取影响锥束CT切片图像质量的5个主要定位参数。实验结果表明,采用该方法可在数分钟内获取亚像素级的锥束CT系统定位参数,且由该参数重建的切片图像质量得到明显提高。

上颌快速扩弓后牙及牙槽骨变化的锥束计算机断层扫描测量分析

目的 :使用锥束计算机断层扫描(cone beam computer tomography,CBCT)评价牙及牙槽骨在上颌快速扩弓后的变化。方法:需进行上颌快速扩弓的患者24例,在扩弓前和扩弓后拍摄CBCT作为临床资料,在CBCT上测量上颌第一前磨牙和上颌第一磨牙处的中央窝宽度,上颌第一磨牙的倾斜度,上颌第一磨牙颊侧骨板厚度,使用配对t检验进行统计学分析。结果:上颌第一前磨牙牙弓扩宽度为(3.76±2.15)mm,上颌第一磨牙处牙弓扩宽度为(3.43±2.52)mm。上颌第一磨牙牙冠倾斜度改变:左侧(1.42°±1.05°),右侧(1.59°±1.23°);上颌第一磨牙颊侧骨板厚度减少:左侧(0.71±0.67)mm,右侧(0.69±0.45)mm。结论 :上颌快速扩弓后,在CBCT上测量前磨牙区及磨牙区牙弓宽度明显增加,牙冠颊向倾斜度增大说明牙齿移动为倾斜移动而非整体平行移动。第一磨牙颊侧骨板厚度减少,应严密观察颊侧炎症情况以避免牙周破坏。

任意扫描轨迹下的锥束射线投影数据计算机仿真

为了研究不同扫描方式下的CT重建算法,必须首先获取该扫描方式下投影数据。介绍了一种利用解析几何和求解二次方程仿真任意扫描轨迹下的锥束射线投影数据算法,该方法基于单色射线贯穿物体的衰减理论,通过数学建模与计算机仿真,给出了椭球、圆柱两种典型模型分别在单圆、螺旋线扫描轨迹下的投影数据仿真结果,并利用FDK和PI线重建算法进行验证,证明了该种数值仿真方法的正确性。从而为不同扫描方式下的CT重建方法研究提供了手段。

基于斜孔散射校正板的锥束X射线CT散射校正方法

锥束X射线CT和二维扇束、平行束CT系统相比具有扫描速度快、射线利用率高、重建图像轴向分辨率和水平分辨率一致等优点,是当前工业CT技术发展的重点。然而,由于散射线的存在,其成像质量受到影响。为了减小散射线对图像质量的影响,提出一种新的基于斜孔散射校正板的散射校正方法,对该方法的原理和实现进行了深入的研究,通过获取原始扫描数据以及斜孔散射校正板后的扫描数据,利用插值和平滑处理的方法获得散射场数据。然后,通过将原始数据减去散射场数据后进行重建,即可得到无散射的CT图像。通过与光栅式散射校正板校正方法进行对比,结果表明,该方法应用于涡轮叶片的锥束CT扫描结果校正,典型区域(叶片内冷却通道及叶片内壁)对比度噪声比分别提升了14.2%和56.8%,而光栅式散射校正板校正后,同一位置对比度噪声比分别仅提升了5.6%和27.6%,验证了基于斜孔散射校正板散射校正方法的优越性。

非等中心锥束CT成像系统标定及三维重建

目的研究非等中心锥束CT系统(CBCT)几何参数标定及投影图像重排,提出新的方法以提高参数标定精度及三维(3D)重建质量,以期突破现有算法要求等中心系统应用环境的限制。方法针对非等中心CBCT系统建立坐标系,推导标定模型中特定标志点空间坐标与其在投影图像中平面坐标之间的几何关系,建立虚拟等中心CBCT系统,提出面向非等中心CBCT系统的解析+迭代混合标定方法,对投影图像进行重排,在此基础上进行3D重建。将标定模型置于非等中心CBCT系统中,获取各个旋转角度下的投影图像;提取投影图像中特定标志点坐标,基于这些坐标数据,采用所提方法计算虚拟等中心CBCT系统几何参数;并求取虚拟等中心锥束投影图像;最后采用FDK算法进行3D重建。结果与文献[10]算法相比,所提算法对转轴在成像板上的投影坐标(u0'和v0')标定精度相当,而射线源到成像板的垂直距离(D')和射线源到转轴的距离(R')标定精度明显较优。结论本研究混合标定算法可提高D'和R'的标定精度,并可突破文献[10]算法等中心系统应用环境的限制。

基于锥束扫描三维CT的逆求技术研究

对于内外结构复杂的实物原型,难以采用传统的测量方法如三坐标测量机(CMM)、激光扫描等手段获取内外表面完整的点云数据以逆求实物原型的CAD模型。基于此种问题,介绍了ICT(Industrial Computed Tomography)辅助逆求工程技术。通过对三维ICT图像进行相应的图像、图形处理,获取实物内外表面轮廓矢量数据,并将其输入Pro/E软件,逆求出实物原型的CAD模型。

锥束扫描三维CT及其工程应用

目的介绍了作者基于非晶面阵探测器开展的3D-CT(Theedimensional Compurted Tornography)及基于ICT(IrKhJsnjal Cornpu TOmography)的逆向工程技术R Revase Engineening研究。方法与资料利用具有高分辨率、高；2敏度、高事瞻态范围吲}晶崮鄙车揪啃器开展镭}出瞄3I)．CT研究，采用Fektk~型型程莲建算法，即利用锥即利用锥束射线回转扫描得到的二维数字投影序列重建扫描区域断层图像。在小锥角情况下，重建质量可以与二维cT相美；对三维重建得到的CI'图像进行相直的图像、图形处理，获取实物内外表面轮廓数据，并将其输入CAD设汁平台，逆求出实物原型的CAD模型。结论320KV和9MeV高、低能射线下的重建指标：空间分辨率为2．0-3．0Lp/ma；密度分辩率为03％：基于3D-CT的RE技术寸刊秤携哧结构的快速原型韦啦告、技才、一破泽、改型设讨提供了有力自孵锻，有着十分重要的直用价健和广泛需求前景。

使用面积积分模型探究锥束CT功能成像的方法

为解决锥形束电子计算机断层扫描(CBCT)在功能成像中不能直接扫描获取体素时间-密度曲线(TDC)的问题,提出锥束CT功能成像的数学模型,得到灌注参数。首先建立模拟投影数据的面积积分模型,利用新西兰大白兔动态对比增强断层(DCE-CT)图像仿真模拟出锥束CT投影数据;利用模拟的投影数据,建立功能模型,使用最优化数值技术求解模型参数,获得各体素的近似TDC,并与实际测量的TDC对比验证模型的正确性;使用去卷积模型,利用最优化参数技术求解灌注参数。使用面积积分模型的模拟TDC与实际值的相似度达到了82.91%,使用此TDC可计算灌注参数并进行伪彩成像。利用CBCT投影数据和功能模型可得到体素近似TDC及组织的灌注参数,实现CBCT功能成像的目的。

锥束CT混合检测样本建模与投影仿真

根据锥束CT仿真原理,设计了仿真系统的功能结构和数据模型,提出并实现了混合检测样本的建模方法和装配技术,在此基础上研究了射线与混合检测样本求交的一般算法,并给出了一个验证实例。实验结果表明,该锥束CT仿真系统具备对多零件、多材质、多类型的混合检测样本进行投影仿真的能力,可以满足面向复杂工业零部件的锥束CT仿真需求。

口内扫描与锥形束CT重建牙颌数字化模型的测量分析

目的比较采用口内扫描与锥形束CT(CBCT)两种方法重建的牙颌数字化模型测量结果的差异。方法选取于我院口腔科门诊行智牙拔除的患者12例,通过口内扫描与CBCT分别重建牙颌数字化模型(口内扫描模型、CBCT模型)。采用Mimics 15.01软件在两种模型上分别定点,测量上、下颌牙列所有牙冠的近远中宽度及牙弓宽度。采用SPSS 16.0软件包中的配对t检验、散点图和组内相关系数(ICC)评估两种模型的测量差异。结果两种模型中,上颌第一前磨牙、下颌尖牙、下颌第二磨牙牙冠近远中宽度的测量值间有显著差异(t=-3.302~4.225,P<0.01),余牙牙冠宽度及牙弓宽度的测量值间差异无显著性(P>0.05);两种模型牙冠及牙弓宽度测量值ICC>0.950,上颌前牙牙冠宽度测量值的一致性最好(ICC=0.953)。结论口内扫描模型与CBCT模型存在部分差异,在模型拟合时建议采用尖牙牙尖、第一前磨牙中央窝、第一磨牙中央窝及上颌前牙作为模型配准的参考点。

锥束CT成像系统的噪声仿真

利用计算机断层扫描成像技术研究了锥束的计算机噪声仿真模型,该技术通常用于PC群。模型采用单能级X射线近似理论,研究了主要组件的性能,以及量子噪声、模糊检测和加法系统噪声对性能的影响。通过例子分析噪声仿真模型,证明低对比度的图像也可用于图像质量评价。

锥束X射线CT投影的蒙特卡罗仿真

提出了一种锥束X射线CT(计算机断层扫描)投影的蒙特卡罗计算方法,对X光子逐次抽样并以随机步长跟踪,将探测器区域内的沉积能量转化为投影信号,使用蒙特卡罗计算工具EGSnrc执行后台批处理计算,得到符合成像物理学的仿真投影.经过合理加速和参数优化,计算量较通用默认设置降低了2个数量级.对生成的锥束投影进行重建,结果显示出预期的射束硬化和散射伪影.该方法易于进行二次开发,贴近真实设备,是锥束X射线CT原型机散射校正的基础.将仿真投影与真实的物理设备测量数据进行比较,平均误差为1.18%.

锥束工业CT中Feldkamp重建算法的快速实现

锥束工业CT常采用Feldkamp算法进行图像重建,其计算复杂度为O(N4),在普通微机上重建异常耗时。为提高其重建速度,提出了一种利用对称性并结合递归技术的方法来减少该算法的反投影运算量。在普通微机上检验了该方法的重建速度及重建质量。研究表明该方法可使重建速度提高约32倍,且不会引入新的重建误差,实现了在普通微机上的快速重建。

GPU加速实现的锥束CT高精度正投影算法

CT的正投影计算是对CT数据采集过程的模拟,不仅可用于生成投影数据,而且是CT图像迭代重建算法的一个关键组成部分.在CT的锥束扫描方式下,正投影计算量大,计算时间长.为此,提出了一种GPU加速实现的锥束CT正投影算法.该算法通过并行计算各条X射线在探测器上投影,实现了锥束CT正投影的快速计算.由于该算法支持全浮点运算精度计算,且采用三线性插值方式,因此计算精度高.通过对Shepp-Logan模型的正投影计算实验以及与其他正投影算法的比较,验证了作者算法的优点.

提高三维ICT成像空间分辨率的扫描方式及其重建算法

对三维工业计算机层析成像(Three Dimensional Industrial Computed Tomography,3D-ICT)空间分辨率提高技术进行了研究,提出了一种通过1/4面阵探测器偏置扫描提高成像空间分辨率的锥束3D-ICT扫描方式,推导了它的基于平行束重排的滤波反投影重建算法.这种方法首先通过面阵探测器中心相对于旋转中心偏移四分之一个探测单元宽度的扫描结构获取二维投影序列,再对其进行平行束投影重排,最后利用平行射束特点实现投影水平方向采样频率加倍,从而提高3D-ICT水平方向的重建空间分辨率.计算机仿真结果证明了该扫描方式和重建算法的正确性.利用该种方法,可使3D-ICT水平方向重建空间分辨率提高近1倍.

不含旋转角度微分的螺旋锥束CT重建

近年来,Katsevich提出一种基于滤波反投影的螺旋锥束CT重建算法,并给出相应的重建公式改进形式,可以有效地解决长物体成像问题。基于Katsevich算法框架,提出了新的螺旋锥束CT精确重建算法。该算法利用数学上严格的推导,将Katseivch重建公式中关于旋转角度的微分运算完全回避,使得成像质量得到较大改善,减少了重建伪影。同时,新算法仍然基于平移不变滤波且数据冗余加权在滤波过程之后进行,保持了数值计算的灵活性。为验证本文算法的有效性,对计算机模拟数据进行仿真实验,实验结果表明,新重建算法的重建图像质量较Katsevich重建算法有较大提高。

圆弧加直线轨迹Katsevich类型的锥束CT重建算法

由于圆与直线轨迹的交点处存在轨迹变量的偏导数,Katsevich算法直接忽略了关于构造因子的分析,从而对后续重建计算产生影响,导致重建结果出现伪像。通过对该问题进行研究,确定轨迹交点处的构造因子,并推导出在平板检测器下与两段轨迹相对应的重建公式。据此引申出一个不含有关于轨迹变量偏导的等价公式,从而计算出轨迹交点处相应的重建贡献值。同时,提出使用光滑过渡函数改善因反投影区域边界的不连续性而对重建结果产生的影响。利用Forbild头模型进行仿真模拟,实验结果表明,改进的算法有效地抑制了重建结果的伪像。