C型臂断层成像中轨道振动修正重建算法研究

admin · 发表于 2024-1-14 21:19:23

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C型臂CT因具有移动方便，检测角度灵活等优点而广泛用于临床诊断和手术评估中。但在实际应用中，X射线源的扫描轨道可能会偏离预先设计的轨道，发生轨道振动现象，导致CT图像中出现伪影。本论文从重建算法的角度出发，研究C型臂CT振动修正的方法，旨在不改变原有C型臂硬件系统的情况下改进重建图像的质量，为医生诊断提供更精确的解剖信息。本论文首先回顾了C型臂CT的工作原理以及FDK及其衍生算法。由于当前没有一种适合三维空间内的C型臂CT轨道振动修正重建算法，本论文首先根据C型臂CT振动的实际情况建立了轨道振动的几何模型，该模型表明只需要用三个振动参数就能表示振动情况。所以，本论文还设计了一种获取振动参数的方案——通过安装三个位置传感器来记录实际扫描平面的信息，再换算出振动参数。然后，本论文根据该轨道振动几何模型，以FDK算法为基础，将2D FDK重建算法和 -FDK重建算法有机结合，提出了一种三维空间内的C型臂CT轨道振动修正算法（3D FDK），并将该算法在Microsoft 的Visual C++ 6.0平台下进行了工程实现。本论文采用了数字模拟仿真实验来评价3D FDK算法。由于本论文着重在于研究3D FDK算法的合理性与可行性，因此选取了解析模拟法来获取仿真模拟CT投影数据，同时选用了两种投影模型：一是国际通用的成熟模型——3D Shepp-Logan头部模型，二是根据C型臂CT的应用领域提出的自设计长骨模型。采用的评价指标有两个：振动情况下重建图像与无振动情况下（理想情况）参考重建图像的MSE，以及重建结果中指定轮廓线的衰减系数曲线。在实验中，对三维振动的模拟采取的是随机函数的形式，且进行了多次重复实验。得出的结果是本论文提出的3D FDK算法能在一定程度内有效抑制振动带来的伪影。同时，还通过实验结果得出了三个单一方向振动对重建结果的影响，并给出了该算法的基本适用范围。

C型臂断层成像中轨道振动修正重建算法研究

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