基于多尺度小波残差网络的稀疏角度CT图像恢复

目的 稀疏角度CT具有加速数据采集和减少辐射剂量的优点。然而,由于采集信息的减少,使用传统滤波反投影算法（FBP）进行重建得到的图像中伴有严重的条形伪影和噪声。针对这一问题,本文提出基于多尺度小波残差网络（MWResNet）对稀疏角度CT图像进行恢复。方法 本网络中将小波网络与残差块相结合,用以增强网络对图像特征的提取能力和加快网络训练效率。实验中使用真实的螺旋几何CT图像数据“Low-dose CT Grand Challenge”数据集训练网络。通过观察图像表征和计算定量参数的方法对结果进行评估,并与其他现有网络进行比较,包括图像恢复迭代残差卷积网络（IRLNet）,残差编码解码卷积神经网络（REDCNN）和FBP卷积神经网络（FBPConvNet）。结果 实验结果表明,本文提出的多尺度小波残差网络优于其余对比方法。结论 本文提出的MWResNet网络能够在保持稀疏角度CT图像边缘细节信息的同时有效抑制噪声和伪影。     

数字乳腺层析成像系统影像链的设计与优化

目的针对数字乳腺层析成像技术（DBT）需求,研制DBT整机系统,实现其成像影像链的设计与优化。方法基于三维X 射线断层成像技术以及数字影像处理技术,作者结合DBT成像扫描模式,研究其投影数据校正、几何校正、投影增强、滤波调制 及图像重建方法,并搭建了硬件测试系统。实验中,利用标准ACR体模与高分辨率体模,对系统稳定性及噪声水平进行评估; 并采用商用设备的病人投影数据测试影像链成像算法效果。结果采用几何校正参数重建高分辨率体模的图像,线对清晰,无 混淆伪影;滤波调制后重建的ACR体模图像中,钙化点、囊肿、纤维结构更加清楚;增强处理后重建的病人乳腺图像,组织间对 比度更高,病灶显示更加清晰。结论本文所介绍的DBT系统可用于乳腺断层成像,图像质量与商用DBT系统相当,为乳腺疾 病的诊断提供重要的影像信息。     

基于张量广义全变分最小的稀疏角度螺旋CT重建

目的为减少螺旋CT扫描X射线辐射剂量,提出一种基于凸集投影的张量广义全变分最小（TTGV-POCS）的稀疏角度螺 旋CT迭代重建算法。方法将螺旋CT三维体数据看作三阶张量,利用张量广义全变分（TTGV）最小约束刻画其三维图像的数 据特性,并纳入凸集投影迭代重建框架,实现稀疏角度螺旋CT的鲁棒重建。TTGV-POCS算法充分利用螺旋CT图像数据的一 阶梯度与二阶梯度的空间结构稀疏性和三维数据层间相关性,可有效抑制稀疏角度重建图像中的伪影与噪声,并较好保持图像 边缘信息。结果XCAT体模数据与病人扫描数据的实验结果表明,TTGV-POCS算法相比现有重建算法在降低噪声、去除伪影 和保持边缘等方面均有较好的表现;比较XCAT体模数据稀疏角度重建结果,本文提出的TTGV-POCS算法相比现有重建算法 PSNR定量指标可提升9.17%~15.24%;FSIM定量指标可提升1.27%~9.30%。结论TTGV-POCS算法可有效改善稀疏角度螺 旋CT重建图像质量,降低螺旋CT检查辐射剂量,更好服务于临床影像诊断。     

四肢成像专用锥束CT方法的设计与优化

目的人体四肢成像具有重要的临床意义,目前国内在该方面的研究匮乏,本文针对四肢骨骼成像高分辨率的特殊需求, 创建一种四肢专用锥束CT（ECBCT）成像方法。方法基于三维X射线断层成像技术以及高分辨率X射线平板探测器技术,作 者进行了ECBCT成像过程的物理建模及几何建模,研究其几何校正及图像重建方法,并搭建了相应的硬件系统。实验中对笔 筒体模、IQ体模以及动物肢体样本进行扫描,以评估该成像方法的有效性及其硬件系统的稳定性。结果采用几何校正后的参 数进行重建的笔筒图像结构清楚,无混叠伪影产生;IQ体模重建图像中CT值分布均匀,同等条件下多次扫描重建图像的噪声功 率谱不具差异性;动物肢体重建图像分辨率高,骨组织显示清晰。结论ECBCT可用于人体四肢成像,此外,该技术对骨组织的 成像分辨率高,可为骨关节炎等骨科疾病的诊断提供重要的临床信息。