基于统计迭代的低剂量CT重建算法分析

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1、-中北大学学位论文3.5结论………………………………………………………………………………354．基于双边模糊扩散的最大似然期望最大算法……………………………364.1模糊数学理论……………………………………………………………………364.2双边模糊扩散系数………………………………………………………………394.2.1双边滤波器………………………………………………………………394.2.2双边模糊扩散系数………………………………………………………404.3传统最大似然期望最大算法……………………………………………………414.4改进算法………

2、…………………………………………………………………424.5实验结果及分析…………………………………………………………………434.5.1重建图像…………………………………………………………………444.5.2横截面灰度值……………………………………………………………454.5.3图像质量评价参数………………………………………………………464.6结论………………………………………………………………………………475．总结与展望…………………………………………………………………485.1工作总结……………………………………………………………

3、………………485.2工作展望……………………………………………………………………………49参考文献………………………………………………………………………51攻读硕士学位期间发表的论文………………………………………………59致谢II----万方数据----中北大学学位论文1绪论CT[1,2]（ComputerizedTomography），即计算机断层扫描，是用来获取待检测物体某一断层的内部结构图像的一门技术，它被广泛地应用于临床诊断、电子显微、雷达等许多学科领域，尤其是在医学临床诊断中的应用最为显著。医学CT是利用精确、准直的X射线束，与

4、高灵敏度的探测器保持同步，围绕人体某部位一定厚度的层面进行多个观测角度的扫描，然后将扫描得到的一系列投影数据，经过不同的图像重建算法来计算处理，最终得到所需的人体内部组织的断层图像[3]。CT由于克服了传统X线平片导致的影像重叠，其密度分辨率高，检查方便快捷，同时图像清晰，解剖关系明确，使得病变的检查率和诊断的准确率明显提高，可用于多种疾病的检查。随着CT的飞速发展，计算机断层扫描技术无论是在算法原理的研究方面，还是在实际的临床应用方面，都取得了惊人的成绩，成为最具潜力、最准确的检查方法之一。CT的基本思想是：人体不同部位、不同组织的密度不

5、同，对X射线的吸收率、透过率也不同，比如骨骼的密度要大于肌肉及脂肪的密度，对应X射线的能量吸收率较高，那么扫描人体之后X射线能量高低就会不同，这样探测器接收到的数据就相应反映了人体不同组织部位的密度信息。因此，通过应用高灵敏度的检测仪器对人体待检部位断层进行扫描，然后将测量所得的数据输入计算机，计算机通过使用不同的重建算法，对扫描数据进行一系列的计算处理后，就可获得被检查部位的内部断面图像，进而发现体内任何部位的细小病变[4]。3.5论文选题背景及其意义CT扫描所获得的重建图像，是真正意义上的断面结构图像。CT扫描重建图像不仅克服了不同组织

6、器官以及病灶影像重叠的缺点，还可以显示被检测断层的不同部位的解剖细节，因此可对体内不同组织，以及病变部位的各种形态、解剖关系等做出较精准的判断[5]。X射线成像的物理基础，一方面是根据X射线的物理特性，即穿透作用、荧光作用和感光作用等；另一方面是由于人体自身组织有厚度和密度的差别[6,7]。当使用强度相等1----万方数据----中北大学学位论文的两束X射线来穿透目标物体时，假如第一束照射一个整体密度均匀的物体，第二束照射一个不同部位不同密度的物体，则探测器最终得到的两个总衰减值也可能是相等的，在这种情况下，由于两束射线的衰减总值相等，探测

7、器就不能分辨出两目标物体内部结构的差异。因此单纯的检测X射线总衰减对不同组织结构的分辨能力较低。要想得到清晰的内部结构图像，需要找到一个物理参量，满足对于不同密度的组织，该参量的值不同，才能把内部组织结构分辨出来。近几十年来，CT断层成像技术在疾病预防、临床诊断中都发挥了不可忽视的作用，CT检查的数量逐年增长。CT检查的临床应用主要有以下几个方面[8]：1．中枢神经系统病变应用普遍，诊断价值较高。螺旋CT扫描，即CT血管造影（CTAngiography,CTA），可以获得精细清晰的血管重建图像，而且能够做到三维实时显示，有希望替代常规脑血管

8、造影。2．头颈部疾病例如，耳鼻病变的早期发现等。3．胸部疾病高分辨率CT的出现，对于平片检查不容易显示的部分，比如较薄组织的病变，也可清楚显示。4．心脏及大血管病变对于心脏的检查