本文關(guān)鍵詞：雙能CT基物質(zhì)分解算法應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 雙能CT 基物質(zhì)分解 多物質(zhì)分解 數(shù)值仿真 圖像重建

【摘要】：雙能CT系統(tǒng)的臨床應(yīng)用是近年X-射線醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域的重大技術(shù)進(jìn)展。較之傳統(tǒng)CT,雙能CT能夠有效去除X-射線射束硬化偽影,且具有良好的組織區(qū)分能力,在影像醫(yī)學(xué)上有著不可替代的地位和作用。對其圖像重建算法的研究亦成為相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點。雙能CT利用兩種不同能量的X-射線對物體進(jìn)行斷層掃描,得到不同能量下物質(zhì)衰減的分布,進(jìn)而重建出掃描對象的單能圖像以及電子密度和有效原子序數(shù)圖像,并實現(xiàn)物質(zhì)區(qū)分。但是,由于生產(chǎn)廠家的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù),相關(guān)領(lǐng)域科研工作者不易獲取實際的雙能CT系統(tǒng)掃描數(shù)據(jù),這在一定程度上成為阻礙雙能CT成像技術(shù)理論研究進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。針對此,本文提出并實現(xiàn)了一種雙能CT雙物質(zhì)分解算法的數(shù)值仿真方法,其基本思路是通過求解投影函數(shù)方程得到基物質(zhì)分解系數(shù)的投影,并由此獲得基物質(zhì)密度圖像,進(jìn)而重建成像物體的單能圖像以及電子密度和有效原子序數(shù)圖像。仿真實驗結(jié)果表明了該方法的有效性和可靠性,給相關(guān)領(lǐng)域科研工作者圍繞雙能CT成像技術(shù)開展研究提供了一條切實的技術(shù)途徑。雙物質(zhì)分解算法主要考慮兩種線性衰減特性相差較大的物質(zhì)組成基物質(zhì)對,理論分析可知,基物質(zhì)的線性衰減特性與掃描對象越接近,組織區(qū)分效果越好。但是,在實際臨床應(yīng)用中,人體器官和組織結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,包含的物質(zhì)成分種類更多,若只考慮將兩種基物質(zhì)進(jìn)行分解,有效實現(xiàn)組織區(qū)分則極具挑戰(zhàn)性。鑒于此,本文實現(xiàn)了一種自適應(yīng)選取最優(yōu)基物質(zhì)三元組的雙能CT多物質(zhì)分解算法,以三物質(zhì)分解模型為出發(fā)點,增加基物質(zhì)的種類,擴(kuò)大分解范圍,并利用待分解像素的幾何坐標(biāo)與基物質(zhì)三元組幾何坐標(biāo)的位置關(guān)系自適應(yīng)選取最優(yōu)基物質(zhì)三元組,通過其線性分解系數(shù)重建得到掃描對象的單能圖像以及電子密度和有效原子序數(shù)的分布。數(shù)值仿真實驗和臨床實際數(shù)據(jù)實驗的結(jié)果均表明該算法能夠有效實現(xiàn)雙能CT系統(tǒng)的圖像重建,且反映的掃描對象信息更詳細(xì),將有益于推動雙能CT成像技術(shù)的發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】：雙能CT 基物質(zhì)分解 多物質(zhì)分解 數(shù)值仿真 圖像重建
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41;R814
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 符號說明11-12
• 第一章 緒論12-16
• 1.1 課題來源及背景12-14
• 1.2 主要研究內(nèi)容14-15
• 1.3 論文組織結(jié)構(gòu)15-16
• 第二章 CT成像的數(shù)理基礎(chǔ)及圖像重建算法16-24
• 2.1 傳統(tǒng)CT成像的數(shù)理基礎(chǔ)16-18
• 2.1.1 物理基礎(chǔ)16-17
• 2.1.2 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)17
• 2.1.3 投影定理17-18
• 2.2 雙能CT成像的數(shù)理基礎(chǔ)18-22
• 2.2.1 效應(yīng)分解模型19-21
• 2.2.2 基物質(zhì)分解模型21-22
• 2.3 CT圖像重建算法22-24
• 第三章 雙能CT雙物質(zhì)分解算法的數(shù)值仿真24-42
• 3.1 引言24-25
• 3.2 仿真流程25-27
• 3.3 數(shù)值仿真實驗127-36
• 3.3.1 仿真模型27-30
• 3.3.2 X-射線高低能譜30-31
• 3.3.3 評估指標(biāo)31-32
• 3.3.4 仿真實驗結(jié)果32-36
• 3.4 數(shù)值仿真實驗236-40
• 3.4.1 實驗背景36-37
• 3.4.2 仿真模型37-38
• 3.4.3 仿真實驗結(jié)果38-40
• 3.5 實驗結(jié)果分析40-41
• 3.6 小結(jié)41-42
• 第四章 雙能CT多物質(zhì)分解算法42-56
• 4.1 引言42
• 4.2 基本理論42-46
• 4.2.1 三物質(zhì)分解算法的基本理論43-45
• 4.2.2 多物質(zhì)分解算法的主要內(nèi)容45-46
• 4.3 多物質(zhì)分解算法的流程46-48
• 4.4 數(shù)值仿真實驗48-52
• 4.4.1 仿真模型48-50
• 4.4.2 仿真實驗結(jié)果50-52
• 4.5 實際數(shù)據(jù)實驗52-54
• 4.6 實驗結(jié)果分析54-55
• 4.7 小結(jié)55-56
• 第五章 結(jié)論與展望56-58
• 5.1 結(jié)論56-57
• 5.2 展望57-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 致謝63-64
• 碩士期間成果64-65
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表65

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本文編號：649125