錐束CT投影數(shù)據(jù)的散射建模及其消除方法的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、錐束C工具有保留整個(gè)射野、計(jì)算有效性好、空間分辨率高以及能重建動(dòng)態(tài)圖像的優(yōu)點(diǎn)，因此在過去的30年里錐束CT成像技術(shù)發(fā)展迅速。但是錐束CT產(chǎn)生的投影圖像通常含有很高的散射線-原射線之比(SPR)。散射噪聲會(huì)導(dǎo)致重建后的圖像含有杯狀或環(huán)狀的偽影，甚至在相鄰兩個(gè)高密度物體之間形成暗條紋。這些偽影降低了重建圖像的對(duì)比度，影響了醫(yī)生對(duì)于相關(guān)病情的診斷。散射校正可以有效地提高重建圖像的質(zhì)量，是CT圖像重建過程中至關(guān)重要的一步。
　　用于散射校

2、正的一個(gè)有效的方法是散射核反卷積去噪算法(散射核重疊算法)，該算法的主要思想是通過散射核與原始投影數(shù)據(jù)的卷積來獲得整幅投影數(shù)據(jù)的散射估值，其中散射核(點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù))由筆形束直接穿過均勻水模體的響應(yīng)值確定。雖然該算法存在精確性不高的缺點(diǎn)，但是不需要額外的硬件設(shè)備，計(jì)算簡單，可操作性強(qiáng)，是實(shí)用性很強(qiáng)的一種算法。本文的目的是在蒙特卡羅模擬和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)散射核建模，通過改善散射核函數(shù)來提高散射核卷積算法的精確度，進(jìn)而消除投影數(shù)據(jù)中的散射噪聲。

3、
　　首先，為了獲得散射核，本文使用蒙特卡羅工具包Geant4模擬一個(gè)簡單的錐束CT成像系統(tǒng)，包括射線源、一系列的水模體和平板探測(cè)器。本文通過運(yùn)行該系統(tǒng)獲得實(shí)驗(yàn)所需的全部投影數(shù)據(jù)：用于獲取對(duì)稱核分布的均勻矩形水模體投影數(shù)據(jù)(筆形束)，用于獲取非對(duì)稱核分布的楔形水模體投影數(shù)據(jù)(筆形束)，和用于散射校正實(shí)驗(yàn)的橢圓柱模體投影數(shù)據(jù)(錐束，原始投影數(shù)據(jù))。然后本文在JoshStar-Lack多組對(duì)稱核算法的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)稱核分布的特點(diǎn)和性質(zhì)

4、對(duì)散射核建模，構(gòu)造出合適的對(duì)稱核擬合函數(shù)；進(jìn)而根據(jù)非對(duì)稱核分布的性質(zhì)和特點(diǎn)，分析被照射物體厚度的變化對(duì)散射核函數(shù)形狀的影響，調(diào)整對(duì)稱核擬合函數(shù)，從而獲得更加精確的非對(duì)稱核擬合函數(shù)。最后，本文通過將對(duì)稱核函數(shù)和非對(duì)稱核函數(shù)與原始投影圖像卷積來獲得相應(yīng)的原始投影數(shù)據(jù)的散射估值，進(jìn)而獲得各自校正后的原射線投影數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和誤差分析表明非對(duì)稱散射核的散射校正能力優(yōu)于對(duì)稱核：通過對(duì)稱核校正而獲得的原射線投影數(shù)據(jù)Ⅰ與實(shí)際測(cè)量值之間的誤差在水平中心