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《华南理工大学》 2009年
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锥形束精确重建扫描轨道的研究

李真真  
【摘要】:近年来,计算机断层成像(computed tomography CT)技术有了里程碑的飞跃发展,锥形束精确重建技术正逐步取代近似重建,成为实际应用的主流。同时,锥形束精确重建理论体系也正在不断发展完善中。 虽然传统的标准螺旋扫描轨道具有连续扫描等优点,但在实际应用中对感兴趣区域(Region of Interest ROI)重建方面存在很大局限。标准的螺旋轨道非常适应高速的全身扫描,但实际ROI常常位置偏移中轴、形态不规则,这时标准的螺旋轨道必须完成对包含感兴趣区域的整个圆柱区域的扫描才能实现ROI的重建,一些正常组织不可避免的受到辐射,扫描时间越长,扫描剂量越大,且会导致运动伪影明显等问题。新型轨道的的核心就是面向ROI实现重点扫描,一方面根据不同需要避开一些需要保护的重要器官,降低局部剂量,另一方面提高扫描速度,降低整体剂量。实际需求促生了更适应ROI重建的各类非标准螺旋轨道的创建与应用。 本文的核心工作就是在锥形束精确重建的背景下,研究锥形束扫描轨道的特性,探索新轨道。具体工作如下: 1阐述了锥形束重建系统从近似算法到精确算法的发展历程,剖析了锥形束算法系统的内在联系,指出了面向ROI重建的锥形束精确重建算法将是今后该领域研究重点。 2基于Matlab平台实现了标准螺旋轨道的锥形束精确重建仿真系统,重点讨论了重建公式离散化对重建结果的影响,仿真试验表明扫描轨道的采样率较低时,重建结果呈现星状条纹,而探测器横向单元数不足时缺失重建物体细节信息。 3较为深入地探讨现有轨道的研究状况与新轨道设计思路,归纳总结了新轨道研究的三步:重建条件与重建区域;重建算法;仿真实验。提出了确定新轨道重建区域的方法,分析了重建区域内的误差分布不均匀的问题。剖析了Katsevich精确重建算法流程,并对其中滤波线组对探测器尺寸需求做了重点分析,给出了利用优选滤波方向提升探测器效率的ρ-W_m曲线方法。仿真实验结果表明该方法切实可行。 4提出了一种新型指数型动态螺距螺旋扫描轨道,论述了该类轨道具有灵活的形态变化范围,可逼近标准螺旋轨道及其它多种扫描轨道,仿真试验验证了该类轨道的重建结果与标准螺旋轨道重建结果相似。同时对ROI重建该类轨道可降低整体与局部扫描剂量,减少扫描辐射对其它重要器官的损伤。该轨道不仅可以直接应用于当前的X-CT设备还可以实现连续扫描,具有一定的实用价值。 5在Yang等人提出的正弦闭合扫描轨道的基础上,提出了一种新型闭合环形扫描轨道,给出了该类轨道的数学定义,证明了该类轨道满足实现重建的要求,仿真试验验证了该类轨道对ROI重建可有效地降低重建过程中的离散化误差。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP391.41

【参考文献】
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