锥束CT局部重建算法研究

admin · 发表于 2024-1-14 23:56:52

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锥束CT (CBCT)在口腔科的应用范围很广，主要包括诊断成像、手术计划和导航、术后评价三个方面。锥束重建算法的性能决定了CBCT成像的速度和质量。FDK及其改进算法具有重建速度快，小锥角情况下成像质量好等优点，在商用CBCT中得到了广泛应用。在口腔科的临床实践中，往往需要针对感兴趣区域(ROI)成像，以达到加快重建速度，减少对病人辐射剂量的目的。传统的FDK及其改进算法只能处理全局投影数据，如只利用感兴趣区域（及其邻域）的投影数据进行重建，会导致数据截断，产生截断伪影。而局部重建算法能够解决上述题目。由于部分锥束CT本身结构的限制，锥束中心射线和中心平面存在一个夹角α，称为偏心圆轨道锥束CT。为了解决这种CT的局部重建题目，本论文首先对已有的局部重建算法进行了回顾，认为基于小波的局部重建算法具有特殊的优势：重建质量好，容易与常用的FDK类型算法相结合，适合在口腔科CT中应用。本论文将α-FDK和基于小波的局部重建算法有机结合，提出了偏心圆轨道锥束CT局部重建算法，充分发挥了α-FDK和基于小波的局部重建算法的优势，并用C++语言实现了所提出的算法。为了对算法进行更好的评价，本论文还推导了偏心圆轨道锥束解析投影算法，提出了适合细节评价的牙列模型，并得到了模拟截断投影数据。在此基础上，对偏心圆轨道锥束CT局部重建算法进行了评价，对全局、局部重建质量，应用范围，抗噪性能进行了详细分析；为了使结论不失一般性，还对算法的点扩展函数进行了分析。我们认为该算法在α较小，有一定数量额外投影数据的情况下，可以有效改善截断伪影，恢复图像细节，避免α造成的图像模糊和扭曲，得到较好的重建质量。算法同时保持了α-FDK和基于小波的局部重建算法两者的优良性质，应用范围符合口腔科成像的要求。这些特点使算法具备了临床应用的潜力。

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