基于冗余表达的CT图像中金属伪影校正

针对CT图像中存在的金属伪影,提出了一种新的基于冗余表达的校正方法.首先分割出CT图像中的金属区域,将其投影得到金属投影区域;然后从原始投影数据中去除金属投影区域部分的投影数据;最后利用冗余表达的算法恢复金属部分的投影数据,经过滤波反投影后,重建出校正后的图像.校正结果显示,本方法对含有多块金属模体的重建图像的金属伪影有较好的校正效果.     

第3代双源CT虚拟单能量成像去除腰椎金属 内固定伪影的效果评估

目的:评估双源CT虚拟单能量成像对腰椎椎弓根螺钉内固定术后腰椎金属伪影的去除效果.方法:对40例腰椎椎弓根螺钉内固定术后患者使用Force双源CT行双能量扫描复查,并将图像进行标准线性融合(M_0.6)、FAST DE、虚拟单能量图像重建6组(虚拟能级为40～190 keV,间隔为30 keV)共8组.分别对8组图像的主观质量按照4分法评分.使用Friedman(M)检验评价8组图像的主观质量评分之间差异;用Kappa检验评价主观评分的一致性;客观评分为有、无伪影层面腰大肌CT值,并对其进行配对t检验.结果:130 keV及160 keV图像主观评分明显优于其他组重建图像(P0.01),其中130 keV图像评分均值显著高于160 keV图像(P0.01);130 keV图像中腰大肌CT值,在有、无伪影层面无统计学差异(P0.05).结论:双源CT虚拟单能量重建技术可以减少腰椎内固定金属伪影,得到高质量的重建图像,最佳成像条件为130 keV单能量重建.     

L_1范数字典约束的感兴趣区域CT图像重建算法

针对现有全变分(TV)约束感兴趣区域(ROI)重建方法易产生块状伪影、细小结构丢失的问题,提出了一种L1范数字典稀疏约束的ROI低剂量CT医学图像重建算法。首先将ROI医学图像重建问题转化为最优化问题,以罚加权最小二乘函数为保真项,L1范数字典稀疏表示为约束项构建目标函数;然后将目标函数分解为图像更新和字典稀疏表示两个子优化问题,并交替求解上述两个子优化问题,实现ROI图像重建。胸腔模体仿真实验结果表明,在分别添加光子数为1×105、5×104和1×104泊松噪声投影情况下,与TV约束重建方法相比,图像结构相似度(SSIM)分别提高约0.103 5、0.113 1和0.125 8,峰值信噪比分别提高4.88、4.93和5.44dB。山羊肺部实际CT扫描实验结果进一步证明,本文算法能够有效地去除块状伪影且较好的保留细小结构。     

基于卷积神经网络的能谱CT射束硬化伪影抑制方法

X射线能谱CT探测器可以通过一次扫描,对两个不同的能量区间进行图像重建,由于重建算法基于单色X 射线源的假设,低能量重建图像会存在明显的射束硬化伪影. 为此提出了一种用于校正射束硬化伪影的卷积神经网络结构,使用大规模的体模样本进行训练:利用低能和高能重建图像共同作为网络输入以提取伪影特征,通过最小化输出和无伪影图像之间的均方误差来对低能图像进行校正.在两种不同能谱组合中的测试结果证明了该方法可以在保留物质结构特征的基础上抑制射束硬化伪影,校正后低能图像的峰值信噪比大约提高了20 dB.     

基于投影的CT图像金属伪影非线性权重校正

为抑制计算机层析造影(CT)系统重建图像中出现的金属伪影,提高图像的质量,采用一种基于金属投影非线性权重衰减的方法进行校正。对原始的投影直接重建,在得到的图像中利用阈值分离出金属区域,并重新对该金属区域进行投影,便得到原始的投影中金属投影的区间。只对该金属投影进行合适的非线性衰减。再用传统的滤波反投影方法重建图像。数值模拟表明,该方法不但能基本消除由射线硬化和射线剧烈衰减而引起的金属伪影,而且能保留金属信息,同时能增强金属区域不同部分之间的对比度,使得重建图像的质量得到很大的提高。该算法计算复杂度较小,实现简单,具有较高的实用价值。     

基于投影空间的CT射束硬化校正方法

针对医用X线CT成像系统的多色能谱X线在成像过程中出现的CT图像硬化伪影,会降低图像质量,干扰诊断等问题,需要对CT硬化伪影进行校正.本文对于单介质水和水骨混合物分别提出了一种基于投影空间优化的多项式拟合校正方法.首先,构建投影校正模型和理想投影模型;然后,将构建的投影校正模型与理想投影模型做对比,差异最小时确定校正系数;最后,把校正系数代入投影校正模型中再重建图像.经仿真实验结果表明,所提出的多项式拟合校正方法能够很好地去除CT硬化伪影,提高图像精度,对CT的精准定量分析具有重大意义.     

基于阈值的平板探测器增益校正方法

为了更好地提高平板探测器在齿科CT中采集图像的质量,去除由于探测器制造缺陷等因素而导致的CT重建切片中的条状和环状伪影,提出了一种基于阈值的平板探测器增益校正方法.利用采集的相同放射条件下的空气数据,通过归一化方法计算得到增益系数矩阵.考虑到物体对射线的衰减性,先通过阈值区分出图像的不同部分,然后根据增益系数矩阵和阈值判断结果,对图像的每个像素逐一进行校正.实验结果表明:在校正后的图像中,由于探测器制造缺陷等因素所引起的重建切片中的大量条纹以及环状伪影被有效地清除,且未出现新引入的条纹,重建切片的图像质量得到明显改善.     

基于双字典自适应学习算法的低采样率CT重建

在医疗诊断中,稀疏采样能减少CT扫描过程中辐射对患者的伤害.但直接对稀疏采样后的投影数据进行重建,会使CT重建后的图像出现失真、伪影等问题.为保证低采样率下重建图像的质量,提出了双字典自适应学习算法,参照Sparse-Land模型的双字典学习框架,将K-SVD算法与双字典学习算法框架相结合得到补全投影数据,利用FBP算法进行重建得到高质量的重建图像.实验结果表明,在低采样率下使用所提方法进行CT重建的图像质量优于COMP双字典学习算法和MOD双字典学习算法,并且此方法有效提高了CT图像重建在低采样率时的性能.     

基于阈值的平板探测器增益校正方法

为了更好地提高平板探测器在齿科CT中采集图像的质量,去除由于探测器制造缺陷等因素而导致的CT重建切片中的条状和环状伪影,提出了一种基于阈值的平板探测器增益校正方法.利用采集的相同放射条件下的空气数据,通过归一化方法计算得到增益系数矩阵.考虑到物体对射线的衰减性,先通过阈值区分出图像的不同部分,然后根据增益系数矩阵和阈值判断结果,对图像的每个像素逐一进行校正.实验结果表明:在校正后的图像中,由于探测器制造缺陷等因素所引起的重建切片中的大量条纹以及环状伪影被有效地清除,且未出现新引入的条纹,重建切片的图像质量得到明显改善.     

CT图像校正算法性能影响研究

在分析简单线性插值的基础上,使用简单线性插值、二次多项式插值和四次多项式对采集来的含有金属伪影的CT图像进行校正并对校正结果从定量和定性两个角度进行比较.实验结果表明,简单线性插值算法运行速度最快,二次多项式插值次之,四次多项式最慢.均方根差(RMSE)方面,原始含有金属伪影的CT图像最大,一次线性插值校正方法次之、二次线性插值校正方法再次之,四次线性插值校正方法最小.     

圆轨道XCT图像重建的EM算法研究与实现

X射线CT(XCT)是一门用来获取观测物体断层图像的技术,它广泛地应用于医疗诊断和工业无损检测等领域。但目前常用于CT重建的滤波反投影算法易受噪声和伪影的影响,降低了图像质量,为了抑制图像伪影与噪声,本文应用统计迭代的方法进行XCT重建。我们将最大似然估计(MLE)理论推广到XCT,基于投影数据统计模型,实现了期望最大化(EM)算法在圆轨道XCT中的应用。最后,对计算机模拟数据与X射线扫描实际数据分别进行了实验,实验结果表明该方法有效可行,重建图像清晰准确。     

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.     

基于有序子窗搜索的非局部约束稀疏角度锥束CT重建算法

为了在稀疏角度扫描条件下更好地去除重建图像中的条状伪影和保留细节信息,将非局部先验引入锥束CT重建.基于有序子集投影划分思想,提出了有序子窗搜索算法,用以解决锥束CT迭代重建算法中非局部先验计算量过大的问题.该算法将每一个体素的搜索窗划分为M个不重复的子窗,每次迭代中选取不同子集元素计算非局部先验约束.实验结果表明,通过非局部先验约束,可以获得质量更好的重建图像.而且无论是在主观视觉效果方面,还是在峰值信噪比和结构相似性指标等客观评价指标方面,有序子窗搜索算法和传统非局部算法的重建结果均无明显差别,但前者可以明显降低先验项的时间复杂度.     

复频域实时重建医学光声图像的研究

提出将光声成像中的傅里叶域重建方法与分布式并行计算相结合的方法,应用于实际处理医学成像中,实现实时重建医学光声图像的目的.滤波反投影算法是光声图像重建的一个广泛使用的算法,但由于在时域重建的时间复杂度大,并不适合实时重建.傅里叶域重建方法相对于滤波反投影算法具有时间复杂度上的优越性,且产生较少的伪影.并行处理技术,已经广泛应用于各类工程学科,其影响力及范围随着研究深入逐步扩大.分布式并行计算将提高图像处理速度,使实时重建医学图像成为可能.将MATLAB作为平台,实现了对医学图像在复频域的并行加速处理,给出了并行处理与串行处理的测试结果的比较.实验结果表明:傅里叶域重建方法与分布式并行计算的结合,使医学光声成像重建时间大大缩短.     

一种基于HLCC的CT图像刚性平移运动伪影校正算法

为消除CT检查过程中病人运动引起的伪影,提高图像质量,提出一种基于HLCC多约束运动参数估计的校正算法.首先用贝塞尔曲线模型描述病人的刚性平移运动,基于HLCC构造一个包含运动信息的目标函数,再引入运动幅度的有限性和图像零阶几何动量为常量作为约束条件,通过二次规划的方法估计运动参数;重建过程中改进滤波反投影算法,加入运动参数进行补偿,以消除运动伪影.实验结果表明,该算法能够准确地估计出物体的运动参数,有效消除运动伪影,具有较强的鲁棒性.     

一种基于层选择的弥散张量优化算法

为了从带伪影的弥散加权数据中重建更准确的张量,提出了一种基于层选择的张量优化算法.首先对弥散加权图像中常见的3种伪影(波状、层间运动和对比度伪影)进行定性分析,分别提取3种对应的特征(小波标记、相似度和相关性)来识别这些伪影,从而区分出正常图层和伪影图层.然后,利用正常图层数据进行张量重建.模拟实验结果验证了这3种特征对弥散加权图像中相关伪影判断的有效性,且对波状伪影和层间运动伪影的判断率均大于90%.真实数据实验结果表明,与类似算法相比,所提算法可以更好地改善部分各向异性伪彩图中的偏色现象,在白质结构分析中提供了更准确的方向信息.     

基于改进非局部先验的Bayesian低剂量CT投影平滑算法

针对低剂量CT(LDCT)图像质量退化的问题,提出了一种改进的非局部先验模型,并将基于该模型的Bayesian统计算法应用于LDCT投影降噪中.首先将方向性测度引入到传统的非局部先验模型中,构建一种改进的先验模型;同时结合基于加权欧氏距离的距离测度,提高权重系数计算的准确性;然后运用基于该先验模型的Bayesian统计算法对LDCT投影进行平滑降噪;最后依据降噪后投影,利用滤波反投影(FBP)方法进行重建,得到改善的LDCT图像.实验结果表明,与典型的传统LDCT重建算法相比,该算法在抑制噪声、去除伪影的同时,较好地保留了重建图像细节信息.     

探测器偏置CBCT系统加权校正重建方法

锥束CT(CBCT)以其灵活的扫描和极低的辐射剂量在医学检查和局部组织成像中得到了广泛应用。为了降低其硬件成本、减少扫描剂量,CBCT可以采用探测器横向偏置的扫描结构,在保证合适的FOV(fieldofview)的同时减小所需的探测器尺寸。但是,这种扫描模式带来了投影数据横向截断问题,直接采用传统滤波反投影方法进行重建会引入较为严重的截断伪影和重建错误。该文针对这一问题进行分析,提出了一种投影数据加权预处理的重建思路和解决方案,在传统的滤波反投影方法中针对数据冗余区域进行加权处理,保证处理后投影数据的平滑连续及反投影系数归一。使用颌部数值模型进行了锥束CT三维投影和重建验证,对不同的探测器偏置截断情况进行了研究。实验结果表明:相对于全尺寸探测器,当探测器横向尺寸减小约30%以下时,该方法可以十分有效地降低探测器偏置导致的投影截断对重建的影响,重建结果与全尺寸探测器接近。该重建方法简单高效,针对部分偏心放置的平板探测器CBCT系统有着较强的实用性。     

基于快速分裂Bregman迭代的全变差正则化SENSE磁共振图像重建

在并行磁共振成像中,由于敏感度编码(SENSE)重建过程的病态性,当加速因子增大时,其重建图像的信噪比将会明显降低.通过深入分析全变差(TV)正则化的SENSE重建模型,引入一种高效快速的分裂Bregman迭代算法来得到优化解,进而有效改善图像重建效果.分别对磁共振的体模数据和大脑数据进行仿真实验研究.结果表明,与传统TV正则化SENSE重建相比,此算法不但迭代次数少、收敛速度快,而且能够有效消除混叠伪影,提高图像信噪比并减小归一化均方误差.     

多次激发弥散成像中运动伪影的正则化矫正算法

为了去除多次激发弥散磁共振成像中的运动伪影,提出一种对于导航回波数据分辨率要求不高、具有更快收敛速度的伪影矫正算法。该方法应用Tikhonov正则化理论对当前的共轭梯度算法进行改进,以融入先验知识的方式利用导航回波数据的幅值信息,提高数据利用率,弥补由于实际数据分辨率低引起的伪影矫正不彻底的问题和在采用并行成像情况下的算法收敛速度慢的问题。计算机仿真和人体实验结果表明:正则化矫正方法能更彻底地矫正运动伪影,减小重建误差,具有较高的临床价值。