簡介：分類號029單位代碼100281868980密級無學號2030502009首都師范大學碩士學位論文論文題目三維CT重建算法優(yōu)化研究研究生指導教師學科專業(yè)學科方向侯延露張朋教授應用數(shù)學檢測成像和圖像處理2006年5月26日首都師范大學碩士學位論文ABSTRACTALONGWITHTHEAPPLICATIONOF3DCTTHREEDIMENSIONALCOMPUTEDTOMOGRAPHYBECOMEMOREANDMOREBROAD，THEINVESTIGATIONOF3DCTRECONSTRUCTIONALOGRITHNISHAVEBECOMEAHOTSPOT，AMONGALLKINDSOFRECONSTRUCTIONALGORITHMS，APPROXIMATEALGORITHMSALEWIDELYUSEDINPRACTICEAMONGVARIOUSBASEDINFILTEREDBACKPROJECTIONALGORITHMS，F(xiàn)DKFELDKAMPDAVISKRESSALGORITHMISTHEMAINSTREAMMETHODSALLTHETIMESFDKALGORITHMHAVESIMPLEMATHEMATICSEXPRESSIONS，ANDCALLBEEASILYIMPLEMENTEDTHEACQUIREDRECONSTRUCTIONEFFECTISGOODWHENCONEANGLEISSMALLTHERESEARCHESOFTHISDISSERTATIONAREBASEONFDKALGORITHMINTHEPRACTICALAPPLICATIONOF3DOCTTECHNOLOGYSLOWSPEEDANDSMALLSCANDYNAMICAMARETWOKEYPROBLEMTHATBAFFLETHEDEVELOPMENTOF3DCTTECHNOLOGYTHESTUDYOFTHISDISSERTATIONAIMATTHETWOPROBLEMS，PUTFORWARDSOMEIMPROVEDMEANS，ACQUIRENICEREFFECTTHEFIRSTPARTOFTHISDISSERTATIONANALYZETHERELATIVITYOFREEOUSTMETEDPIXELCOORDINATEANDRELATIVITYOFPROJECTIONADDRESS，USETHESERELATIVITIESANDDRIVEBYPROJECTIONTECONSTRUCTIMAGETHISWAYCANGREATLYIMPROVETHESPEEDOFRECONSTRUCTIONWHENTHEIMAGEIS256256X256，SPEEDCANBEIMPROVEDABOUT20TIMESATTHESANLETIMEPUTFORWARDTHEWAYHOWDISPARTIMAGEFORRECONSTRUCTIONANDSTORAGETHESECONDPARTOFTHISDISSERTATIONDESIGNANEWCIRCULARTRAJECTORYSCANMODETHISSCANMODEEXPANDTHESCANDIAMETERTOTWOTIMESANDEASYTOIMPLEMENTATTHESAMETIME，EDUCETHEFDKALGORITHMFORMULAFORTHISSCANMODEKEYWORDS3DCT，CIRCULARTRAJECTORYSCAN，F(xiàn)DK，DRIVEBYPROJECTIONⅡ

簡介：獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得云注王些太堂或其他教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學位論文作者簽名對炎廖簽字日期硼年≥月砂日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解云篷工業(yè)太堂有關保留、使用學位論文的規(guī)定。特授權丞洼王些太堂可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學校向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復印件和磁盤。保密的學位論文在解密后適用本授權說明學位論文作者簽名町臭齄導師簽名南刪／礬ⅢUT／簽字日期矽，年月辨臼簽字日期矽|1年0月。戶日摘要主動脈夾層是目前最為兇險的一類心血管疾病，其診療手段以腔內(nèi)隔離術為主；對于主治醫(yī)師需在術前掌握主動脈血管內(nèi)病灶局部毗鄰的立體空間關系信息，如夾層破口位置、范圍、數(shù)量及分支血流受擠壓情況等相關數(shù)據(jù)。而現(xiàn)有醫(yī)學圖像處理軟件重建得到的主動脈夾層三維模型無法對主動脈腔體內(nèi)部夾層膜的立體形態(tài)進行宣觀地顯示，導致主治醫(yī)師較難掌握主動脈夾層破口位置、大小等關鍵信息。因此，本文設計了一種基于醫(yī)學CT圖像序列的主動脈夾層三維重建方法，可以快速準確地實現(xiàn)對主動脈內(nèi)部夾層的三維可視化顯示，供醫(yī)生進行臨床診斷，對提高手術的成功率和挽救病人生命具有重大意義。該方法主要由圖像預處理、目標分割提取、三維重建等環(huán)節(jié)組成，主要工作如下一、根據(jù)人體胸腹腔CT圖像上的噪聲特點，首先利用中值濾波法進行平滑處理然后通過拉普拉斯算子對CT圖像進行銳化處理以突出主動脈及夾層的邊緣特征；最后通過灰度線性映射的方法提高圖像整體亮度、改善對比度，為后續(xù)主動脈及夾層的分割提取奠定基礎。二、將主動形狀模型算法應用于主動脈分割，實現(xiàn)了對人體胸腹腔主動脈的快速分割提取。隨后在對夾層的提取過程中，本文提出了基于貝葉斯理論的空間連續(xù)先驗模型的主動脈夾層提取算法，在HESSIAN矩陣提取輪廓特征像素點的基礎上實現(xiàn)對夾層膜像素的精確識別并去除非目標像素點。三、采用基于光線投射算法的體繪制方法實現(xiàn)對主動脈夾層的三維重建，并通過透明化設置及顏色標記等操作，實現(xiàn)對主動脈內(nèi)部夾層J維形態(tài)、破口位置及大小等特征的直觀表示。本文提出的主動脈夾層三維重建方法在主動脈和夾層的分割過程中均充分地利用了CT圖像序列的空間連續(xù)性，通過三維空間信息輔助二維空間的分割以提高精度。本文采用DICE系數(shù)作為分割結(jié)果精度的衡量指標，經(jīng)實驗證實本文提出的主動脈和夾層的分割算法的精度滿足實際指標要求，重建得到的主動脈夾層三維模型顯示效果理想，為手術或介入治療封閉夾層破口提供輔助，對提高手術成功率、挽救更多患者的生命具有重要的意義。關鍵詞主動脈夾層；三維重建；主動形狀模型；貝葉斯理論；空間連續(xù)先驗模型

簡介：研究背景泌尿系結(jié)石是泌尿外科常見病、多發(fā)病，尿石癥的典型癥狀有絞痛、血尿等，長期未治療的泌尿系結(jié)石可能會導致腎臟功能破壞，嚴重的會影響人們生活健康。臨床治療中因結(jié)石成分的不同而選擇不同的治療手段，其中尿酸結(jié)石的治療與其它結(jié)石的治療存在明顯的差異。尿酸結(jié)石的形成機制目前尚未完全明確，一般認為與嘌呤代謝紊亂以及體內(nèi)的異常礦化有關，大部分可通過內(nèi)科治療取得良好的效果。鳥糞石體外沖擊碎石可以達到很好的效果（但治療前需要預防感染的發(fā)生）；草酸鈣結(jié)石、磷酸鈣結(jié)石體外沖擊波碎石往往效果不佳，適合腹腔鏡下氣壓彈道碎石或是經(jīng)皮腎鏡碎石。因此，術前若可以明確診斷結(jié)石成分采取不同的治療方法，則有助于降低并發(fā)癥的發(fā)生。雙能量能譜CT通過單個球管高低壓瞬時切換，同向、幾乎同時掃描，可在原始數(shù)據(jù)空間層面進行物質(zhì)解析。我們前期課題研究表明，能譜CT可以區(qū)分體外不同類型單一成分的結(jié)石及部分混合成分結(jié)石，但由于體內(nèi)環(huán)境復雜，能譜CT是否可以區(qū)分體內(nèi)不同成分結(jié)石，仍需要進一步的臨床研究。目的以紅外光譜結(jié)果為診斷標準，初步探討活體雙能量能譜成像區(qū)分體內(nèi)不同泌尿系結(jié)石成分的可行性。材料與方法1）57例泌尿系結(jié)石患者共有89枚結(jié)石納入本次研究，患者通過GSI（GEMSTONESPECTRALIMAGING）掃描后使用ADW44工作站進行能譜分析，測得GSI掃描模式下圖像上結(jié)石的有效原子序數(shù)（EFFECTIVEATOMICNUMBER）、物質(zhì)分離（MATERIADENSITY）的鈣水比值CALCIUMWATERRATIO，CWR、50KEV（KILOELECTRONVOLTAGE）、70KEV單能量CT值，并采用方差分析比較各組結(jié)石上述4個指標的差異。以紅外光譜分析結(jié)果作為參照標準，能譜分析結(jié)果與之進行對比，得出能譜診斷純尿酸結(jié)石、純非尿酸結(jié)石、混合成分結(jié)石的敏感性、特異性、陽性預測值、陰性預測值。2）回顧性研究術后獲得的24例單一成分結(jié)石（11枚尿酸結(jié)石、9枚草酸鈣結(jié)石、3磷酸鈣結(jié)石）以及53例混合成分結(jié)石，分別測量各組結(jié)石的有效原子序數(shù)、CWR、50KEV、70KEV單能量CT值，并采用單因素方差分析比較各組結(jié)石上述指標的差異。結(jié)果1）純尿酸結(jié)石、純非尿酸結(jié)石、混合成分結(jié)石的有效原子序數(shù)、CWR、50KEV單能量CT值、70KEV單能量CT值分別為純尿酸類結(jié)石組730±032、00066±00510、49319±6764HU、48467±7791HU；純非尿酸結(jié)石組1332±057、02673±00590、180460±38805HU、109220±25022HU，混合成分結(jié)石組1249±114、02185±00867、153760±53070HU、95397±31235HU。以紅外光譜分析結(jié)果作為參照標準，雙能量能譜CT分析體內(nèi)純尿酸結(jié)石、純非尿酸結(jié)石、混合成分結(jié)石得到靈敏度1000％、917％、970％，特異度1000％、974％、957％，陽性預測值1000％、846％、985％以及陰性預測值1000％、987％、917％。2）單一成分尿酸結(jié)石、草酸鈣結(jié)石、磷酸鈣結(jié)石的有效原子序數(shù)、CWR、50KEV單能量CT值、70KEV單能量CT值分別為純尿酸結(jié)石組730±032、00066±00510、49319±6764HU、48467±7791HU；純草酸鈣結(jié)石1296±06402487±00568173120±41841HU104810±27260HU；純磷酸鈣結(jié)石1362±02003209±00198201670±15727HU121940±9674HU。3以紅外光譜分析結(jié)果進行分組，排除結(jié)石最大徑＜1CM以及例數(shù)少的混合結(jié)石，我們共分為4組，COM＋COD＋DAH、COM＋DAH、COM＋UA、STR＋DAH的CWR、有效原子序數(shù)、50KEVCT值、70KEVCT值數(shù)據(jù)分別為02502±00639、1275±065、167110±50732HU、102380±32123HU；02389±00552、1284±062、166260±35554HU、101060±20977HU；01113±00686、990±091、87006±32441HU、61208±21459HU；02614±00277、1309±031、182120±28689HU、112730±19108HU。結(jié)論雙能量能譜成像可用于體內(nèi)結(jié)石的成分分析，利用有效原子序數(shù)、CWR、50KEV、70KEV單能量CT值4個指標，可以明顯區(qū)分體內(nèi)純尿酸類結(jié)石、草酸鈣結(jié)石、磷酸鈣結(jié)石、混合成分結(jié)石（COM＋COD＋DAH、COM＋DAH、COM＋UA、STR＋DAH）。

簡介：X射線計算機斷層掃描COMPUTEDTOMOGRAPHY，CT技術在農(nóng)林業(yè)應用、工業(yè)無損檢測、材料學以及醫(yī)學診斷等領域發(fā)展迅速，特別是在臨床醫(yī)學領域發(fā)揮巨大作用。X射線輻射會對病患造成一定程度的傷害，并誘發(fā)癌癥等疾病，因此如何在獲取解剖信息清晰且密度分辨率高的重建圖像的同時盡可能地減少CT輻射劑量已成為CT研究者們的奮斗目標。降低管電流是一種減少輻射劑量的有效方法，此方法會導致投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生噪聲，進而損失低劑量CT重建圖像的質(zhì)量。本文主要采用改進重建算法、對投影數(shù)據(jù)進行去噪以及對重建圖像的噪聲濾除三種方法進行噪聲去除和偽影抑制，主要創(chuàng)新工作如下1為克服全變分算法容易造成階梯偽影和過度平滑的問題，構(gòu)造一個加權方差和圖像梯度共同作用的邊緣指示函數(shù)，該擴散函數(shù)與全變分TOTALVARIATION，TV模型結(jié)合得到基于加權方差的TV模型。進而，將新模型引入到懲罰加權最小二乘重建PENALIZEDWEIGHTEDLEASTSQUARE，PWLS算法中得到一種基于加權方差TV的統(tǒng)計迭代重建去噪算法。采用兩步進行新模型的優(yōu)化估計，首先，采用交替方向迭代法將聯(lián)合問題分解為兩個子問題，接著，分別采用梯度下降法和可分離拋物線替代法求解。通過視覺效果和量化指標分析，新算法重建圖像質(zhì)量在得到明顯改善的同時邊緣細節(jié)分辨率高。2由于中值濾波不僅能夠消除脈沖噪聲，還可以較好地保留圖像邊緣，給出了一種基于中值非局部先驗的最大后驗概率投影域濾波算法。該算法先對投影圖像進行中值濾波，再根據(jù)圖像塊間的相似性進行自適應非局部降噪，采用高斯賽德爾方法得到所提模型的最優(yōu)解，最后經(jīng)過濾波反投影FILTEREDBACKPROJECTION，F(xiàn)BP算法得到最終CT重建圖像。采用修正后的大腦模型進行仿真實驗，所提算法不僅在平滑投影圖像噪聲和抑制條形偽影方面表現(xiàn)良好，且可獲得高信噪比圖像。3直覺模糊熵（INTUITIONFUZZYENTROPY，IFE）能夠自適應地區(qū)分圖像平坦區(qū)域和邊緣細節(jié)區(qū)域，便將其與各項異性擴散模型的擴散函數(shù)共同作用得到基于IFE的邊緣擴散函數(shù)。同時，采用新指示函數(shù)對廣義全變分TOTALGENERALIZEDVARIATION，TGV模型改進得到新的自適應TGV正則化濾波模型。最后，通過一階原始對偶算法求解新模型獲取最終重建圖像。仿真模型和實際數(shù)據(jù)實驗結(jié)果均表明新算法在抑制噪聲和去除條狀偽影方面表現(xiàn)突出，同時較好地保留低劑量CT復原圖像的紋理結(jié)構(gòu)特征。

簡介：影響CT重建精度的兩個關鍵因素是投影數(shù)據(jù)的獲取和重建的方法，受實際檢測環(huán)境和物體自身結(jié)構(gòu)的影響，探測器只能獲取到少量角度的投影，因此研究適合于稀疏角度的重建算法具有重要的價值。以圖像的稀疏性作為先驗知識，在迭代重建算法中加入正則項是提高重建圖像質(zhì)量的一種有效方法。基于CT圖像重建正則化理論選取張量緊框架作為稀疏基，結(jié)合低秩矩陣恢復技術提出了一種稀疏角度重建的雙正則化模型。采用SPLITBREGMAN算法將重建模型“分裂”為幾個可微的子問題，解決了混合范數(shù)不可微問題，通過與ARTTV算法的模擬對比試驗表明研究的算法在提高稀疏角度重建精度和抗噪性方面是可行的。針對實際X射線是連續(xù)譜，而重建算法與能量不匹配問題，研究了影響X射線衰減的兩種主要因素康普頓效應和光電效應，并將衰減系數(shù)表示為兩者的線性組合。同時研究了多譜CT成像原理。考慮到康普頓效應系數(shù)和光電效應系數(shù)與能量無關，以X射線的能譜信息作為先驗知識，提出了一種多譜CT的投影分解方法方法假設光電效應系數(shù)和康普頓效應系數(shù)具有分片光滑特性，以張量緊框架作為稀疏變換基，從多譜投影中分離出光電效應系數(shù)和康普頓效應系數(shù)，從而重建出物體在參考能量下的圖像。通過對比仿真模擬試驗表明這種方法能夠有效的減少圖像的硬化偽影，提高重建圖像的對比度。

簡介：分類號029單位代碼10110學號S20070543分類號029單位代碼10110學號S20070543中北大學中北大學碩士學位論文碩士學位論文基于多目標優(yōu)化的有限角度CT重建算法研究碩士研究生李飛碩士研究生李飛指導教師潘晉孝指導教師潘晉孝學科專業(yè)應用數(shù)學學科專業(yè)應用數(shù)學2010年4月26日2010年4月26日基于多目標優(yōu)化的有限角度CT重建算法研究基于多目標優(yōu)化的有限角度CT重建算法研究李飛李飛中北大學中北大學原創(chuàng)性聲明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明所呈交的學位論文，是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律責任由本人承擔。論文作者簽名本人鄭重聲明所呈交的學位論文，是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律責任由本人承擔。論文作者簽名日期日期關于學位論文使用權的說明關于學位論文使用權的說明本人完全了解中北大學有關保管、使用學位論文的規(guī)定，其中包括①學校有權保管、并向有關部門送交學位論文的原件與復印件；②學?？梢圆捎糜坝?、縮印或其它復制手段復制并保存學位論文；③學?？稍试S學位論文被查閱或借閱；④學?？梢詫W術交流為目的，復制贈送和交換學位論文；⑤學?？梢怨紝W位論文的全部或部分內(nèi)容（保密學位論文在解密后遵守此規(guī)定）。簽名本人完全了解中北大學有關保管、使用學位論文的規(guī)定，其中包括①學校有權保管、并向有關部門送交學位論文的原件與復印件；②學?？梢圆捎糜坝　⒖s印或其它復制手段復制并保存學位論文；③學?？稍试S學位論文被查閱或借閱；④學?？梢詫W術交流為目的，復制贈送和交換學位論文；⑤學?？梢怨紝W位論文的全部或部分內(nèi)容（保密學位論文在解密后遵守此規(guī)定）。簽名日期日期導師簽名導師簽名日期日期

簡介：學校代碼10255學號2080400多功能樹狀大分子包裹的納米金顆粒的合成、表征及其在CT成像中的應用MULTIFUNCTIONALDENDRIMERENTRAPPEDGOLDNANOPARTICLES“SYNTHESIS，CHARACTERIZATIONANDTHEIRAPPLICATIONINCTIMAGING二零一零年五月一等一夸年丑月東華大學學位論文版權使用授權書11111111MIHIIHIIIIIIIIII＼2135870學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱或借閱。本人授權東華大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。本學位論文屬于保密口，在年解密后適用本版權書。不保密囪。學位論文作者簽名鬯褓日期口IO年占月FO日指導教師簽名乳切落日期JOFO年舌月FP日

簡介：計算機斷層成像技術（COMPUTEDTOMOGRAPHY，CT技術）是一種在不同角度對物體進行全面掃描以得到物體內(nèi)部橫截面信息的成像技術，作為一種先進的無損檢測方法，該技術憑借其非接觸、無破壞性、高分辨率等優(yōu)點，被廣泛的應用于醫(yī)療、工業(yè)、航空航天、軍事和地質(zhì)勘探等眾多領域。特別是，隨著探測器技術的不斷發(fā)展，錐形束CT更是憑借其掃描速度快、空間分辨率高等優(yōu)點，成為目前CT研究工作的重點和熱點。然而，由于人為因素或儀器機械精度等原因，錐形束CT經(jīng)人工安裝定位后，其系統(tǒng)的幾何位置可能與理想情況有一定偏差，例如探測器沿中心線發(fā)生位置偏移、探測器沿軸有傾斜角等，這些情況的出現(xiàn)會導致重建圖像出現(xiàn)幾何偽影，從而影響圖像質(zhì)量。因此，對偽影的幾何校正一直是CT領域的重點難題，研究快速、有效的校正方法，對偽影校正技術的發(fā)展具有重要意義。一般地，錐形束CT的幾何校正方法主要分為模體校正和算法校正兩種。模體校正通常以某些理想條件為前提，只校準系統(tǒng)的部分參數(shù)，從而降低問題的復雜度，但會縮小幾何校正的應用范圍；算法校正則是以投影信息或者重建圖像質(zhì)量作為約束標準，利用優(yōu)化算法求解系統(tǒng)的幾何參數(shù)。隨著計算機技術的進步，算法校正得到較大的發(fā)展，不同于模體校正，算法校正無需制作標定模體就可以直接對投影數(shù)據(jù)或投影圖像進行處理，從而計算出錐束CT系統(tǒng)的幾何誤差參數(shù)，最后應用于圖像重建算法中。本文主要工作針對醫(yī)用錐束CT系統(tǒng)中的幾何校正問題展開研究。研究內(nèi)容主要包括①研究了基于局部線性嵌入算法的醫(yī)學XCT幾何參數(shù)校正方法。局部線性嵌入算法表明在一個樣本空間中某一個數(shù)據(jù)可以由它近鄰的幾個樣本來線性表示，而CT幾何參數(shù)在密集采樣時剛好可以由該算法對采樣數(shù)據(jù)進行更新校正。為此，本文將局部線性嵌入算法應用于CT幾何參數(shù)校正當中，通過實驗表明，基于局部線性嵌入算法的醫(yī)學XCT幾何參數(shù)校正方法可以對影響CT系統(tǒng)位置的全部八個幾何參數(shù)進行更新校正，并且校正后圖像重建質(zhì)量有明顯改善。②研究了基于INTEL數(shù)學核心函數(shù)庫（簡稱INTELMKL）的CT圖像重建加速方法。在CT圖像重建算法中，大規(guī)模的矩陣運算一直是影響CT圖像重建速度慢的主要原因。本文將INTELMKL庫運用到CT圖像重建當中，研究結(jié)果表明，運用INTELMKL函數(shù)庫對CT重建算法進行優(yōu)化可以加快圖像重建速度，提高錐形束CT的實時性要求。同時，研究設計基于MFC的錐束CT顯示界面，為實現(xiàn)更好的人機交互打下堅實基礎。

簡介：分類號分類號R73055R73055密級密級公開公開UDCUDC610610學校代碼學校代碼1106511065碩士學位論文錐形束CT在精確放射治療擺位中的應用研究嚴俊指導教師孫成建教授學科專業(yè)名稱放射醫(yī)學論文答辯日期2017年5月27日II軸，這可能與CT掃描造成的系統(tǒng)誤差有關；而在體部盆腔患者，兩種模式驗證差異有統(tǒng)計學意義，表明在人體受呼吸運動、腸蠕動及膀胱充盈大小等影響較大的部位CBCT驗證優(yōu)勢明顯，更能實時驗證腫瘤靶區(qū)大小及形狀的變化以及周圍危及器官的位移大小，防止靶區(qū)漏照或者正常組織接受高劑量照射，在臨床上更具指導意義。碩士研究生嚴?。ǚ派溽t(yī)學）指導教師孫成建教授關鍵詞機載影像系統(tǒng)關鍵詞機載影像系統(tǒng)OBIOBI；錐形束錐形束CTCT；圖像引導；精確放射治療；擺位誤差；圖像引導；精確放射治療；擺位誤差

簡介：現(xiàn)如今，計算機斷層成像COMPUTEDTOMOGRAPHYCT普遍用于醫(yī)學診斷當中。然而，CT掃描隨之帶來的因為輻射而容易使病人遭受患癌風險的問題也愈加凸顯，因此低劑量CTLOWDOSECT，LDCT應運而生。LDCT通過降低管電流或管電壓的方式來降低輻射劑量，從而顯著減少輻射致病風險，但同時也會使得重建圖像中出現(xiàn)更多的噪聲和偽影，降低重建圖像的質(zhì)量。為此，必須要有良好的LDCT重建算法以及相關處理算法來保證重建圖像質(zhì)量，同時更需要有合理準確的質(zhì)量評價準則來比較與評估相關重建方法的性能。主觀評價方法的結(jié)果具有準確可靠的優(yōu)點，然而其本身也存在諸多問題，比如工作時間較長、人力成本較高、實時性不佳和易受外界環(huán)境影響等，因此需要有良好的客觀評價方法來進行輔助評價，一定程度上可以減少醫(yī)生負擔，降低人力成本?，F(xiàn)今主流的客觀圖像質(zhì)量評價通常分為兩大類，即關于人類視覺系統(tǒng)HUMANVISUALSYSTEM，HVS的評價和關于模型觀測器MODELOBSERVER，MO的評價。這兩種客觀圖像質(zhì)量評價方法經(jīng)常和基于任務TASKBASED的評價方式結(jié)合在一起，應用于醫(yī)學領域。為了驗證PCJOPERCEPTUALRELEVANTCHANNELIZEDJOINTOBSERVER在LDCT領域的適用性，以及探討其對于醫(yī)生主觀評價輔助評價的效果，提出了基于PCJO的LDCT醫(yī)學圖像質(zhì)量評價方法。這一評價方法由兩大模塊構(gòu)成，即訓練模塊和測試模塊。訓練模塊主要使用了聯(lián)合檢測和估計理論以及基于HVS多通道分解特性的通道化方法測試模塊引入視覺差異檢測VISUALDIFFERENCEPREDICTVDP模型來得到測試圖像塊并進行對病灶的檢測和定位，具體實驗分別基于FBPFILTEREDBACKPROJECTION、TVTOTALVARIATION和FCR（FEATURECONSTRAINEDRECONSTRUCTION）重建算法實驗圖像集進行，同時將PCJO的客觀評價結(jié)果和醫(yī)生的主觀評價結(jié)果進行比較，從而得出相關結(jié)論，即PCJO作為一種擬人化模型觀測器，在對于基于LDCT圖像集和多病灶檢測定位的目標任務的醫(yī)學圖像質(zhì)量評價中能夠有較好的表現(xiàn)，當選擇恰當?shù)腣DP閾值和通道組合時，PCJO能夠達到和主觀評價相類似的評價表現(xiàn)。隨后改進所使用的FOM，由原先使用的JAFROC1改變?yōu)橘x予各圖像病灶權值的WJAFROC1，用于探索WJAFROC1在基于病灶檢測和定位的目標任務的任務表現(xiàn)。使用WJAFROC1對以上三組實驗圖像集進行質(zhì)量評價，實驗結(jié)果表明可以得到和用JAFROC1一致的結(jié)果。同時對于使用以上兩組不同F(xiàn)OM進行評價的結(jié)果中的FOM以及VDP閾值的分析，可以對這三組LDCT重建算法的優(yōu)劣性進行側(cè)面驗證，實驗結(jié)果顯示FCR具有最優(yōu)的重建質(zhì)量，TV次之，最后是FBP。

簡介：計算機層析成像技術COMPUTERIZEDTOMOGRAPHY，簡稱CT是目前最先進的無損檢測技術之一，在很多方面都得到了廣泛的應用。由于其特點是重建圖像無影像重疊、空間和密度分辨率高，因此在工業(yè)檢測和醫(yī)療診斷方面應用更為廣泛。傳統(tǒng)的CT重建算法都是基于X射線源為單色的假設，然而在工業(yè)和醫(yī)用CT中所用的X射線源通常是多色的，只能獲得多色投影數(shù)據(jù)，若直接重建圖像則會出現(xiàn)硬化偽影。硬化偽影的校正是提高重建圖像質(zhì)量的一個方面。本論文首先給出了基于原始投影數(shù)據(jù)的CT硬化校正算法的改進算法。針對噪聲多集中在高頻部分，將投影數(shù)據(jù)分成高低頻段，對低頻用文中方法校正，再和高頻部分疊加，最后用濾波反投影方法重建。該方法不需要事先進行建模掃描和計算，校正程序簡單實時，校正結(jié)果具有更高信噪比，并且不受掃描條件限制。其次，本文給出能譜估計算法，在此基礎上提出了一種簡單易行的校正方法。首先根據(jù)得到的多色投影進行重建，即可得到物體相關信息；其次得到離散化情況下的模擬單色和模擬多色投影，從而得到兩者之間關系，用此校正實際多色投影。實驗表明，該算法能較好地消除重建圖像中的射束硬化偽跡。適用于大批量物體檢測。最后，本文將硬件濾波器校正和軟件校正方法相結(jié)合來對多色射線投影進行硬化校正。利用和靶物質(zhì)相同的材料選取合適的厚度作為前置硬化濾波器，使多色射線近似單色化。同時用重投影的方法對射束硬化現(xiàn)象進行校正。研究表明，該方法能有效地抑制射束硬化的影響。

簡介：近年來，隨著計算機斷層成像技術（COMPUTEDTOMOGRAPHYCT）在臨床醫(yī)學診斷方面的廣泛應用，其所帶來的高輻射越來越受到人們的關注，低劑量CT掃描成為臨床應用熱點。然而，低劑量CT檢查雖然可以降低輻射劑量但會導致圖像質(zhì)量退化，進而影響臨床診斷精度。因此，開展低劑量CT圖像的質(zhì)量改善算法研究，具有重要意義。低劑量CT圖像質(zhì)量退化的主要原因是X射線量子噪聲，其依賴于圖像像素值，近似服從泊松分布。本文在系統(tǒng)研究離散剪切波變換算法的基礎上，首先研究基于剪切波的去除泊松噪聲的方法，進而根據(jù)低劑量CT的噪聲特點，提出基于剪切波的低劑量CT圖像噪聲去除算法，并擴展應用于改善低劑量鉬靶圖像質(zhì)量。本研究主要內(nèi)容包括⑴研究低劑量CT圖像質(zhì)量退化的原因。針對因低劑量CT掃描導致圖像中增加的X線量子噪聲的特點，確立用POISSON噪聲近似模擬低劑量CT圖像中的量子噪聲的方案。⑵針對傳統(tǒng)小波變換對高維數(shù)據(jù)表示的局限性，研究最近發(fā)展的具有良好的局部化特性、多尺度特性、多方向性、最優(yōu)稀疏性等優(yōu)良特性的離散剪切波變換。在分析研究剪切波變換的構(gòu)造和仿真試驗的基礎上確立非下采樣剪切波變換更適合于低劑量CT圖像去噪。進一步，通過對ANSCOMBE變換的分析，將其與非下采樣剪切波變換結(jié)合，提出一種基于剪切波的復合方差穩(wěn)定變換。理論分析其去除泊松噪聲的有效性。⑶分析常見的基于剪切波的質(zhì)量改善算法剪切波閾值法、基于剪切波變換的全變差方法和基于剪切波最大后驗估計的去噪方法。在此基礎上，提出一種基于剪切波變換的自適應去除泊松噪聲的方法。該算法用基于剪切波變換的復合方差穩(wěn)定變換將泊松噪聲轉(zhuǎn)化為剪切波域上的近似高斯噪聲。進而，利用剪切波系數(shù)的鄰域系數(shù)相關性，用最大后驗估計法（MPA）估算出自適應閾值，并根據(jù)閾值判斷出非噪聲剪切波系數(shù)的位置。最后，基于該非噪聲剪切波系數(shù)的位置，利用混合梯度下降法迭代重構(gòu)出去除噪聲的圖像。實驗結(jié)果驗證了算法對去除泊松噪聲的有效性。⑷提出算法應用于改善實際低劑量CT圖像和低劑量鉬靶圖像質(zhì)量，進一步驗證了其去除X射線量子噪聲的有效性。

簡介：X射線成像廣泛應用于醫(yī)學檢測和工業(yè)無損檢測中。作為X射線成像系統(tǒng)中的核心部件X射線管，多年來由于受到熱電子發(fā)射陰極缺點的限制，如熱電子發(fā)射陰極體積大、產(chǎn)生焦耳熱高、電流密度小等弊端。已經(jīng)阻礙了X射線成像的進一步發(fā)展，特別地，在醫(yī)學領域雙能CT成像中，往往要求X射線管的焦斑尺寸小、電流密度大、瞬態(tài)大功率、高速脈沖拍照、有效輻射劑量較低等。碳納米管場致發(fā)射X射線管因具有啟動速度快、工作溫度低、容易實現(xiàn)高分辨率成像、具備高速拍照功能、劑量低等特點，被認為是一種非常好的解決方案。然而，在將碳納米管應用在場發(fā)射領域中時，碳納米管本身的較強的電場屏蔽效應以及碳納米管與生長基底間很難以化學價鍵的形式結(jié)合在一起，因此導致了比較差的電接觸性能，接觸電阻較高，所以焦耳熱很大，當發(fā)射電流較高時，很容易導致打火現(xiàn)象。本論文為了提高碳納米管場致發(fā)射陰極的可靠性，通過將石墨烯與碳納米管制備成復合結(jié)構(gòu)場致發(fā)射陰極，以解決碳納米管與基底的電接觸和散熱問題，大大提高了發(fā)射的穩(wěn)定性，并可獲得很高的場致發(fā)射電流密度。根據(jù)該場致發(fā)射陰極的特性，優(yōu)化設計出了能夠同時滿足80KV和120KV兩種陽極高壓下具有相近聚焦特性的X射線管，以滿足雙能CT的要求。并成功實現(xiàn)了DRDIGITALRADIOGRAPHY）成像和CT（COMPUTEDTOMOGRAPHY）成像，獲得了很高的分辨率。本論文主要研究的內(nèi)容有以下三方面1、復合結(jié)構(gòu)冷陰極陣列的制備。包括用微波等離子體化學氣相沉積法（MWPCVD）制備碳納米管陣列，采用兩種方案實現(xiàn)碳納米管與石墨烯復合1、分別在SI基底上鍍催化劑金屬鎳、銅和用微波等離子體CVD法制備石墨烯，然后在其上再用CVD法生長碳納米管陣列；2、先將生長好的石墨烯轉(zhuǎn)移至SI基底上，然后在其上用微波等離子體CVD法生長碳納米管陣列。測試結(jié)果表明，成功制備的石墨烯與碳納米管復合結(jié)構(gòu)場致發(fā)射陰極的最大場發(fā)射電流達到300MA，場發(fā)射電流密度達到375ACM2，并具有很好的穩(wěn)定性。2、X射線管的結(jié)構(gòu)設計及優(yōu)化。采用電子束仿真軟件來模擬仿真X射線管各部件的參數(shù)的改變對陽極焦斑尺寸的影響，實現(xiàn)在不同陽極電壓下具有相似的聚焦特性，滿足雙能CT系統(tǒng)的要求。3、X射線管的制備及測試。根據(jù)仿真設計要求，加工出相應的電子槍零件，采用釬焊工藝實現(xiàn)柵極支架和柵網(wǎng)的焊接，采用超高真空封裝工藝制備碳納米管X射線管并進行電流發(fā)射特性和成像測試。測試結(jié)果表明，最大陽極電流達到了110MA，實現(xiàn)了高分辨率的DR成像和CT成像，成像分辨率達到了01MM。

簡介：腰椎作為人體的重要承載部位，結(jié)構(gòu)復雜，容易產(chǎn)生損傷。對腰椎進行模型重建與力學分析是研究腰椎力學特性以及預防腰椎疾病的重要手段。針對腰椎結(jié)構(gòu)復雜、材料多樣等特點，本文利用有限元法和醫(yī)學處理軟件MIMICS對腰椎進行有限元模型構(gòu)建以及仿真分析研究。主要工作如下1針對目前骨生物力學研究的現(xiàn)狀，分析了腰椎有限元模型構(gòu)建存在的難度，并進行了解決方法的擬定。2基于斷層CT圖像，利用MIMICS醫(yī)學軟件對圖像進行閥值分析、編輯、網(wǎng)格劃分等操作，重構(gòu)出腰椎的三維模型。在前人材料賦值研究的基礎上，對腰椎的組織層進行分離，實現(xiàn)分別的材料賦值，從而重建出完整的腰椎有限元模型。3針對腰椎的結(jié)構(gòu)特點，利用PYTHON語言在ABAQUS平臺上進行腰椎參數(shù)化建模的嘗試。開發(fā)出參數(shù)化插件，通過輸入腰椎的幾何與材料信息，實現(xiàn)了腰椎的快速有限元建模。4腰椎作為人體的主要支撐部位，通過ANYBODY骨肌系統(tǒng)模擬出不同負載情況下的腰椎受力，作為腰椎力學分析的數(shù)據(jù)。5對腰椎進行力學分析，獲得腰椎不同承載情況下的應力與變形位移，證實了重載會造成腰椎應力集中與變形過大，為腰椎病的預防和治療提供了理論依據(jù)。本文通過對腰椎進行三維重建以及材料賦值，構(gòu)建出了完整的腰椎有限元模型，與以往研究相比，更好的反映出了腰椎的材料特性。同時，參數(shù)化建模以及腰椎力學承載能力的探討也為腰椎臨床預防與治療提供了指導作用。

簡介：計算機斷層成像（COMPUTERIZEDTOMOGRAPHYCT）技術作為當今最重要的無損檢測技術之一，它以圖像形式直觀、準確地顯現(xiàn)出檢測對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、密度分布及缺陷等信息，現(xiàn)已廣泛應用于醫(yī)學診斷及工業(yè)檢測領域。為快速采集CT成像多角度下的投影數(shù)據(jù)，現(xiàn)代醫(yī)用CT系統(tǒng)通常采用滑環(huán)裝置以實現(xiàn)X射線源和探測器繞檢測對象的高速旋轉(zhuǎn)運動。然而滑環(huán)制造難度大，致使CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，難以簡化，導致現(xiàn)代醫(yī)用CT系統(tǒng)價格昂貴，造成一些發(fā)展中國家及地區(qū)無法承受其較高的研發(fā)及使用成本。另一方面，愈加復雜的CT系統(tǒng)限制了其在災難救援和軍事戰(zhàn)地等特定環(huán)境下應用。因此，研究開發(fā)可移動，結(jié)構(gòu)簡單以及低成本的新型CT成像系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。2014年，美國倫斯樂理工大學RENSSELAERPOLYTECHNICINSTITUTE的WANGGE教授和中國重慶大學的劉豐林教授聯(lián)合提出了射線源和探測器反向平行移動的CT掃描方法，采用射線源探測器的直線運動替代傳統(tǒng)CT的旋轉(zhuǎn)運動，從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、可便攜、低成本的直線掃描CT系統(tǒng)。本論文以上述理論為基礎，完成了直線掃描CT相關試驗研究及試驗平臺設計工作，為后期的系統(tǒng)搭建提供了理論基礎。主要研究內(nèi)容如下①借鑒經(jīng)典圓軌跡掃描CT的理論，推導分析了直線掃描CT的掃描過程，比較了一次直線掃描1T、兩次直線掃描2T、三次直線掃描3T和四次直線掃描4T模式的異同，為后期的試驗設計提供理論支撐。從輻射劑量和檢測效率出發(fā)，提出了直線掃描CT短掃描方式；依據(jù)直線掃描CT采樣方式的特點，從理論上分析得出等角采樣的數(shù)據(jù)均勻性更優(yōu)，等距采樣在運動控制上更趨簡易；最后基于系統(tǒng)檢測需求，提出了最大行程掃描模型和最大視場掃描模型，并完成了不同模型下掃描參數(shù)優(yōu)化分析。②完成了直線掃描CT試驗平臺的整體設計，為后期實際系統(tǒng)搭建提供了可行方案。在充分調(diào)研的基礎上，設計了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，完成了射線源、探測器、運動控制模塊等系統(tǒng)主要部件的選型，設計了直線掃描CT控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)，完善了各控制部件的控制程序，為各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)工作提供了通信基礎；③基于仿真環(huán)境和現(xiàn)有系統(tǒng)，完成了相關試驗驗證。為更直觀的展示等角采樣和等距采樣方式的差異，利用二者在3T掃描模式下獲取的投影數(shù)據(jù)分別重建圖像并加以比較，結(jié)果表明等距采樣投影數(shù)據(jù)均勻性較差，重建圖像偽影嚴重，與理論分析相符；依據(jù)選型硬件分別確定了2T、3T以及4T掃描模式的最優(yōu)參數(shù)組合，并對參數(shù)偏差模型與優(yōu)化模型進行仿真，仿真結(jié)果表明，參數(shù)偏差模型會造成投影數(shù)據(jù)缺失，致使重建圖像中存在嚴重偽影，參數(shù)優(yōu)化模型重建圖像清晰；在現(xiàn)有系統(tǒng)條件下完成6段直線掃描，利用FDK算法完成的重建圖像結(jié)構(gòu)清晰，內(nèi)部信息豐富。