基于模型融合的有限角度CT 迭代重建方法.pdf

第 21 卷第 4 期 CT 理论与应用研究 ,
2012 年 12 月(597-604) CT Theory and Applications Dec., 2012
洪伟, 储颖, 牟轩沁. 基于模型融合的有限角度 CT 迭代重建方法[J]. CT 理论与应用研究, 2012, 21(4): 597-604.
Hong W, Chu Y, Mou XQ. Model-guided iterative reconstruction for limited-angle CT image[J]. CT Theory and Applications,
2012, 21(4): 597-604.
基于模型融合的有限角度 CT 迭代重建方法
洪伟 1,储颖 1,2,牟轩沁 1
,西安 710049
,广州深圳 518060
摘要:针对有限角度扫描的 CT 重建,提出一种基于模型融合的 CT 迭代重建方法。模型来源于
患者的早期 图像。对扫描角度有限的投影数据,用统计迭代算法进行初步重建,得到预
重建图像;将预重建图像与模型进行融合,得到融合图像;然后再次投影,补全原始投影缺失
的部分,根据补全的投影数据重建出中间结果,之后重复投影、融合、重建过程直到满足终止
条件。仿真实验表明,该算法能完整重建整个目标,在有效保留原目标特征的同时提高了小角
度投影数据重建的质量。
关键词:迭代重建;有限角度扫描;模型融合;CT
文章编号:1004-4140(2012)04-0597-08 中图分类号:TP 文献标志码:A

在医学领域中,puter tomography)扫描可以获取目标准确的解剖学信息,是
疾病诊断治疗的重要参考依据之一。由于 X 射线对人体有害,在疾病检查阶段,希望能通
过较低的剂量检查出目标是否产生病变。降低 X 射线扫描剂量的方法之一是降低 X 射线球
管的输出电流或电压,相应输出光强也会降低。在一些情况下,例如实验用小型 CT 在检测
较大物体时扫描角度会受到限制,扫描角度的减小也降低了 X 射线的扫描剂量。但是有限
的扫描角度会对图像的重建过程产生很大影响,一般的重建算法无法直接重建出扫描角度
很小的图像。在角度受限情况下如何能够有效地进行 CT 重建具有重要的应用价值。
CT 的精确重建条件需要 X 射线扫描角度在 209°以上,如果扫描角度小于 180°,滤波
反投影方法将无法重建整个物体。如果扫描角度进一步缩小,迭代重建算法的结果也将大
受影响。2006 年,Sidky 等[1-5]提出在迭代算法中加入全变分(Total Variation,TV)约
束,能够很好地解决扫描稀疏时的重建问题。Xu 等[6]和 Jin 等[7]进一步研究了在算术迭代
(ART)方法中加入各向异性 TV 约束对稀疏投影重建结果的影响。迭代算法中引入 TV 方法
可以在扫描角度小于 180°的情况下重建目标物体,但是随着扫描角度的减小,重建结果会
有伪影和变形。2009年,Yu 等[8]提出了使用模型来约束滤波反投影(FBP)重建结果的方法,
模型来源于