收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于随机优化理论的3D ECT数据校正及图像重建

高飞  
【摘要】: 发射断层成像(Emission Computed Tomography,ECT)可分为正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,PET)和单光子发射断层成像(Single PhotonEmission Computed Tomography,SPECT)两大类,它借助放射性核素标记的示踪剂药物在生物体内参与代谢的过程,记录放射性核素发生衰变产生的γ光子,能够显示人体正常和病变器官的代谢变化,其数据和图像的准确程度,对于疾病的诊断和基本生命过程的认知与了解都至关重要。 随着现代ECT扫描仪全3D采集模式的普及,大大提高了系统的灵敏度,缩短了采集时间,但是由此带来的散射光子、视野外光子、探测器数目的增加及效率的改变、采集数据的复杂化等将大大影响全3D采集模式的效率,因此必须提出针对全3D采集模式的数据校正方法及新的适应性更强的鲁棒重建算法。 本文针对上述问题,基于随机优化理论开展3D ECT的数据校正及图像重建的相关工作。随机优化理论的应用主要有两种形式:1、通过蒙特卡罗模拟的优化求解;2、求解问题过程中优化处理系统噪声。本文中第一种蒙特卡罗模拟的优化求解形式用于3DECT的数据校正,第二种优化处理噪声的形式用于状态空间描述下的ECT图像重建。本文的主要内容及贡献如下: 1.作为数据校正的基础,本文首先参照全身用PET扫描仪性能测试的国际标准完成了对中国大陆首台小动物PET扫描仪的全面性能测试,详细的给出了空间分辨率、灵敏度、散射分数、图像质量等的测试方法及测试结果,为后续工作的开展奠定了基础并为国内相关研究工作提供了参照。 2.利用蒙特卡罗模拟对全身用全3D PET扫描仪和含有钨挡板的2D/3D小动物用PET扫描仪进行建模,对PET系统进行散射特性分析,系统的分析了3D采集条件下正电子发射断层成像仪的散射分数、散射分布、多次散射、视野外散射四个主要方面和2D采集条件下挡板对散射分数和散射分布的影响。 3.以单散射模拟法(Single Scatter Simulation,SSS)为基础,利用基于蒙特卡罗模拟直接估计散射分布的方法来进行全3D PET的散射校正。针对全3D散射校正中的两个难点(特别是大体模实验中):多次散射光子和轴向视野外光子,根据蒙特卡罗散射特性分析的结果,提出了新的统一化方法(Scale Method),实现了更为精确的散射校正,并已将其应用于实际的全身用全3D PET扫描仪上。 4.在已有的状态空间图像重建框架的基础上,进一步推广了可以用于鲁棒图像重建的算法,并且考虑到实际采集过程中系统概率矩阵和采集数据中的不确定性因素,引入了不确定性惩罚加权的最小二乘估计,开辟了在重建过程中考虑系统不确定性的新思路。 5.利用鲁棒的无味卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)框架来求解衰减系数和放射性浓度同时估计的问题。两步迭代的滤波顺序地用于估计放射性浓度分布和衰减系数分布。UKF相对于传统的求解方法也能更好的处理系统噪声、测量数据噪声和建模的误差。本方法为ECT放射性浓度和衰减系数的同时估计提供了一种新的实用的方法。 6.本文首次建立了同时估计多示踪剂放射性浓度分布的动态PET重建框架。使用状态空间理论建模了多次注射、单次扫描的过程,使用多示踪剂的平行房室模型作为状态空间体系的状态方程,同时将复合的光子采集过程作为系统的测量方程,从而将重建问题变为了状态空间体系下的状态估计问题,最后应用H_∞滤波来做系统的鲁棒估计。本方法首次实现了多示踪剂放射性浓度的同时鲁棒估计。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张文茹,谭国璋,舒建昌;ECT测定肝硬化患者肾小球滤过率的意义[J];实用医学杂志;1998年07期
2 ;GE Prospeed AI CT[J];中国医疗设备;2010年05期
3 张金香,孙爱芹;56例精神病患者行ECT治疗前的心理护理[J];邯郸医学高等专科学校学报;2002年01期
4 刘英杰,苏翼雄,姚建铨,王瑞康;光声技术在医学成像中的应用[J];医疗卫生装备;2005年08期
5 李迎春;宋彬;印隆林;吴苾;杨洋;李媛;;16层螺旋CT多平面重建技术对肠梗阻的诊断价值[J];中国普外基础与临床杂志;2006年05期
6 宋红芳;张庆明;刘志成;;基于CT图像的人体股骨上段有限元模型的建立[J];医疗设备信息;2006年12期
7 钱波;潘昌杰;钱农;王一波;;多排CT输尿管重建诊断输尿管结石的价值[J];实用医技杂志;2007年07期
8 舒君;赵书俊;单保慈;;基于list-mode数据重建PET图像的研究进展[J];中国医学影像技术;2007年06期
9 蒙萌;江凌彤;李士强;张洋;王浩;刘国强;;三维磁共振磁感应成像重建方法研究[J];中国生物医学工程学报;2008年05期
10 李平;;64层螺旋CT成像技术对乳腺肿瘤的诊断价值[J];中国现代药物应用;2008年22期
11 郑发祥;梁朝晖;;多层螺旋CT在胆囊癌诊断中的价值[J];吉林医学;2009年13期
12 李毅;潘晋孝;;一种基于数据外插改进的ART迭代算法[J];CT理论与应用研究;2011年01期
13 杨义耀;王飞;隗志峰;;多层螺旋CT在主动脉瘤和主动脉夹层的临床应用价值[J];齐齐哈尔医学院学报;2011年10期
14 高凯年;ECT治疗恶性肿瘤的生物物理学原理初探[J];河南大学学报(医学科学版);1994年03期
15 莫华,龙莉玲;X-CT图像重建的卷积反投影图解法[J];中国医学物理学杂志;1999年03期
16 康文惠;CT新技术—螺旋CT在临床上的应用[J];山西电子技术;2002年06期
17 宋爱军;PICKER IQ xtra CT图像重建原理分析[J];医疗装备;2002年02期
18 侯卫东,莫玉龙;基于遗传算法的电阻抗图像重建[J];生物医学工程学杂志;2003年01期
19 韦以存,李廷阳,杨军克;3D-CT在颅骨凹陷性骨折诊疗中的应用研究[J];右江民族医学院学报;2004年05期
20 潘溪江;;双源,多层CT的岔路口[J];现代医学仪器与应用;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张勇;何彬;张全虎;冯朝;;层析γ扫描图像重建的迭代算法[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第5册)[C];2009年
2 邓娟;任超世;沙洪;;三种EIT图像算法仿真成像及图像效果评价[A];天津市生物医学工程学会第30次学术年会暨生物医学工程前沿科学研讨会论文集[C];2010年
3 李龙生;苏明旭;蔡小舒;董学金;宋延勇;;颗粒超声层析成像的散射特征分析[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年
4 张春华;刘纪元;;合成孔径声纳技术的研究进展及未来[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
5 陈琪;刘石;;模拟泥石流中块状物分布的ECT测量[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年
6 印胤;刘力;孙功星;;高精度CT图像重建的并行运算实现[A];第11届全国计算机在现代科学技术领域应用学术会议论文集[C];2003年
7 康克军;王石;;环形移位悬浮存储器并行CT图像重建体系[A];第7届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(三)[C];1994年
8 刘安伟;禹国强;杨勇;胡小唐;;扫描隧道显微镜图像重建的研究[A];第五届全国STM学术会议论文集[C];1998年
9 邹莹;周诠;袁琪;李映;赵荣椿;;基于正则化的超分辨率图像重建方法及其实现[A];第三届全国嵌入式技术和信息处理联合学术会议论文集[C];2009年
10 张海南;汤日杰;蔡霜;;基于16层CT的4D图像重建及其肺癌放疗中的应用[A];2009中华医学会影像技术分会第十七次全国学术大会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高飞;基于随机优化理论的3D ECT数据校正及图像重建[D];浙江大学;2009年
2 辛山;基于γ射线CT及ECT的气液两相流成像系统[D];天津大学;2011年
3 王琦;基于压缩传感的ECT/CT双模多相流成像研究[D];天津大学;2012年
4 张惠良;电容层析成像技术及其在粉料喂料系统设计中的应用研究[D];浙江大学;2005年
5 李楠;相邻电容传感器设计及ECT技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
6 孙雪楠;数值逼近在CT图像重建中的应用[D];吉林大学;2005年
7 马晨欣;CT图像重建关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
8 田毅;基于状态空间理论的ECT图像重建[D];浙江大学;2006年
9 罗戎蕾;基于小波多分辨率分析的图像重建算法研究[D];浙江大学;2004年
10 黄鑫;基于多通道并行采集磁共振成像技术的伪影消除方法研究[D];南方医科大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘中昌;基于软场特性的ECT图像成像算法研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
2 徐贵富;应用集成电容数字转换器的ECT系统设计及算法研究[D];北京交通大学;2012年
3 王淑荣;电容层析成像中最优化算法的研究与应用[D];华北电力大学(北京);2010年
4 钱婷;ECT-B样条的开花研究[D];南京航空航天大学;2011年
5 公伟;变密度随机采样的并行磁共振成像方法的研究[D];青岛大学;2010年
6 周婧;电容层析成像并行图像重建机制的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 张亚利;提高ECT系统性能的方法研究[D];沈阳工业大学;2004年
8 景越峰;基于CCG的闪光照相图像重建研究[D];中国工程物理研究院;2005年
9 朱翚;利用MATLAB进行图像重建的算法研究[D];苏州大学;2003年
10 乔立勇;基于特征提取和神经网络的ECT流型辨识的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 健康时报特约记者 陈锦屏;ECT更早诊断骨转移[N];健康时报;2009年
2 本报记者 落叶;牵手亚太 佳都变脸[N];中国计算机报;2001年
3 本报记者 落叶;快速整合 领导亚太[N];中国计算机报;2001年
4 南京军区南京总医院医学影像研究所 王骏;CT技考“显像”计[N];医药经济报;2007年
5 ;提高MCU通信和显示性能[N];中国电子报;2009年
6 妮文;并购风再袭物流业[N];国际经贸消息;2001年
7 张玉泉;诊断头颈部隐形骨折螺旋CT一枝独秀[N];中国医药报;2007年
8 本报记者 肖建军;佳都国际:巨人脚下我成长[N];中国计算机报;2001年
9 本报记者 李大庆;1000万元的CT机告诉我们什么[N];科技日报;2011年
10 罗继飞 何玉文;三个绵阳的“引爆”方式[N];四川日报;2004年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978