【摘要】：數(shù)字乳腺層析(Digital Breast Tomosynthesis,DBT)成像技術(shù)是以傳統(tǒng)體層攝影幾何原理為基礎(chǔ)的新型體層成像技術(shù),其主要以平板探測器數(shù)據(jù)采集及動態(tài)成像等特性為依托,運(yùn)用與傳統(tǒng)數(shù)字乳腺X線攝影設(shè)備類似的壓迫板,將乳腺組織均勻擠壓到探測器平面上,減少組織結(jié)構(gòu)重疊。在數(shù)據(jù)采集過程中,探測器保持靜止,X線源圍繞壓迫乳腺以某一個限定角度做弧形運(yùn)動,采集有限角度內(nèi)低劑量投影數(shù)據(jù),回顧性地重建與探測器平面平行的任意斷層層面的圖像。相比于二維投照下的傳統(tǒng)數(shù)字乳腺X線攝影技術(shù),DBT成像技術(shù)更好的利用了組織結(jié)構(gòu)的三維特性,其重建的斷層圖像有效避免了因腺體結(jié)構(gòu)重疊造成的病灶掩蓋的“假陽性”問題,提高圖像的“可見度”,尤其對邊緣輪廓、微小鈣化點(diǎn)的顯像更具優(yōu)勢。而相比于計算機(jī)斷層成像技術(shù)(Computed Tomography,CT)的全角度數(shù)據(jù)采集方式,有限角度范圍內(nèi)低劑量投影數(shù)據(jù)的獲取將有效降低總輻射劑量,提高斷層圖像的對比度分辨率�？偟膩碚f,這種新型實用的斷層成像模式,既克服了傳統(tǒng)數(shù)字乳腺X線攝影技術(shù)因組織結(jié)構(gòu)重疊所帶來的影響,又避免了 CT成像中投影劑量過大的問題,降低了輻射劑量對人體的損傷,可以預(yù)計,DBT成像技術(shù)在乳腺癌的篩查及診斷中均有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用前景。由于受到DBT成像技術(shù)特有的成像幾何及乳腺軟組織結(jié)構(gòu)囊腫及鈣化點(diǎn)等特殊性的制約,易造成重建圖像質(zhì)量的退化;受層間偽影的影響易造成組織結(jié)構(gòu)模糊程度增加,影響臨床的診斷與治療。受限于設(shè)備所使用的平板探測器性能因素,易造成暗電流現(xiàn)象、光場不均勻分布、響應(yīng)曲線不一致現(xiàn)象等,直接影響投影數(shù)據(jù)的質(zhì)量,從而導(dǎo)致重建圖像形成多種偽影,如環(huán)形偽影、條狀偽影等。囿于上述,本文擬針對DBT成像技術(shù)限角成像的幾何特性,開展投影數(shù)據(jù)角度優(yōu)化的策略研究,主要包括乳腺數(shù)字體模仿真、系統(tǒng)矩陣校正以及投影角度分布情況對成像質(zhì)量影響的研究;同時針對平板探測器投影數(shù)據(jù)采集過程性能缺陷,開展投影數(shù)據(jù)校正對DBT重建圖像質(zhì)量的影響研究,具體總結(jié)如下:1.仿真了一套三維數(shù)字乳腺體模,并基于DBT成像特有的成像幾何對傳統(tǒng)迭代重建所使用的系統(tǒng)矩陣進(jìn)行校正。而后,仿真生成該體模有限角度的投影數(shù)據(jù),使用聯(lián)合代數(shù)迭代重建(Simultaneous Algebraic Reconstruction Technique,SART)的方法對仿真投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重建,比較判斷重建斷層圖像與原始仿真體模的一致性,驗證校正后用于DBT成像的投影算子的準(zhǔn)確性。2.研究投影數(shù)據(jù)角度分布情況對DBT成像質(zhì)量的影響。擬基于DBT現(xiàn)有的成像模式及圖像重建方法,設(shè)計實驗方案判斷投影數(shù)據(jù)在不同角度范圍、同角度范圍不同投影數(shù)量及同角度范圍不同角度間隔分布狀態(tài)下對DBT成像圖像質(zhì)量的影響。使用基于Huber先驗的懲罰加權(quán)最小二乘(Penalized Weighted Least-Squares,PWLS)迭代重建模型,對實驗仿真的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行斷層重建。3.改進(jìn)并實現(xiàn)了 DBT圖像采集過程中的投影數(shù)據(jù)校正方式,針對平板探測器的投影數(shù)據(jù)校正過程開展研究。參考傳統(tǒng)探測器的數(shù)據(jù)校正方式,結(jié)合DBT成像過程特有的數(shù)據(jù)采集模式,對探測器所采集的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行暗場校正、光場及其增益校正等。而后,利用基于全廣義變分(Toatl Generalized Variation,TGV)正則化項的PWLS迭代重建算法進(jìn)行DBT圖像重建,判斷并總結(jié)投影數(shù)據(jù)校正過程對DBT成像的貢獻(xiàn)。
[Abstract]:Digital Breast Toynthesis (DBT) imaging technology is a new type of body tomography technology based on the traditional computed tomography geometry, which is based on the characteristics of the data acquisition and dynamic imaging of the flat panel detector, and uses a compression plate similar to that of the traditional digital mammography equipment. the breast tissue is uniformly pressed onto the plane of the detector to reduce the overlap of the tissue structure. in the data acquisition process, the detector remains stationary and the X-ray source is in an arc-shaped movement around the compression breast at a certain angle, and the low-dose projection data in a limited angle is acquired, and an image at any fault level parallel to the plane of the detector is reconstructed retrospectively. Compared with the traditional digital mammography technique under the two-dimensional projection, the DBT imaging technology better utilizes the three-dimensional characteristics of the tissue structure, the reconstructed tomographic image effectively avoids the 鈥渇alse positive鈥，

本文編號：2414977