基于分组注意力残差网络的锥束XLCT成像

锥束X射线磷光断层成像(cone-beam X-ray luminescence computed tomography,CB-XLCT)作为一种新兴的混合成像技术可同时获得解剖结构信息和功能代谢信息,在疾病的早期诊断和靶向治疗上具有广泛发展前景.然而,由于锥束XLCT成像过程中的高度不适定性,重建结果的空间分辨率较低.针对该问题,提出了一种基于分组注意力残差网络的锥束XLCT定量磷光分布重建方法.该方法采用注意力机制优化光子密度特征通道的权重系数,并结合近似域约束损失函数,从而改善残差网络的特征表达过程,提高图像重建精度和模型稳健性.结果表明:所提出的方法在仿真实验中可清晰分辨并重建出靶心距离为7 mm的双目标体,位置误差(LE)约为0.37 mm,戴斯相似性指数(Dice)达到了84%.在仿体实验中,LE约为0.48 mm,Dice达到了79%.因此,分组注意力残差网络方法能够有效在定位精度、空间分辨率、稳健性等多方面提高图像重建质量.

X射线发光断层成像中笔束与锥束激发性能的对比

研究了X射线发光断层成像(XLCT)的激发性能,对笔束XLCT和锥束XLCT等两种主要的成像系统在不同激发方式下的扫描时间、重建精度、分辨率及重建时间等性能指标进行了对比研究。设计的对比实验中,笔束XLCT系统的扫描时间为436s,锥束XLCT系统的扫描时间仅为10s。目标实验中,笔束XLCT系统的重建时间为82.57s,重建误差为0.47mm;锥束XLCT系统的重建时间为172.63s,重建误差为1.59mm。在边距分别为1mm和0.5mm的两组双目标实验中,笔束XLCT系统均能准确分辨,重建误差均在0.8mm以内,而锥束XLCT系统对边距为1mm的双目标重建误差均达到了1.7mm左右;当目标边距缩小到0.5mm时,其已无法进行全域分辨。实验结果表明:相比于锥束XLCT,笔束XLCT利用自身的"激发先验"优势具有较短的重建时间、较高的定位能力和分辨率,但是其系统扫描时间要明显大于锥束XLCT。本文的工作为选择合适的XLCT成像系统提供了参考。