基于mvct图像的kvct图像金属伪影消除研究

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1、分类号TP391.41密级公开UDC004.9学位论文编号D-10617-308-(2016)-02026重庆邮电大学硕士学位论文中文题目基于MVCT图像的KVCT图像金属伪影消除研究英文题目AresearchofmetalartifactreductioninKVCTimagesbasedonMVCTimages学号S130201026姓名侯沙沙学位类别工学硕士学科专业计算机科学与技术指导教师秦红星教授完成日期2016年3月30日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要现在计算机断层成像技术(ComputedTomography,CT)已经被广泛应用于各种医学诊断和临床治疗中。它先测量

2、各个方向上的X射线穿过物体断层时的衰减系数，然后用计算机计算出X射线的衰减系数在整个断面上的分布，再以数字图像的形式显示出来，从而便于医生诊断病变部位。由于病变部位对X射线的吸收率与其他部位不同，因此断面上X射线衰减系数的分布能给医疗诊断提供重要信息。然而如果扫描断层中出现金属物质，CT成像质量就会降低。因为金属是高密度物质，它对X射线能量的衰减远高于人体组织，所以X射线穿过金属之后能量急剧衰减，使得相应的投影数据失真，从而导致重建的图像中伴随着大量黑色带状或明亮的放射条纹状伪影，统称为金属伪影。金属伪影的消除是困扰CT成像的一个重要问题。目前金属伪影消除算法主要有投影数据修补法

3、和迭代法。投影数据修补法又分为插值法和先验图像法。插值法是利用金属投影周围正常组织的投影数据进行插值来构造金属的投影值。它虽然能够有效地抑制金属伪影，但是容易产生新的伪影。先验图像法是先用分割法获取不含金属和伪影的先验图像，然后用其投影数据替换金属区域的投影数据。但是在分割过程中容易造成误分割，导致伪影消除不彻底。迭代法可以有效地消除CT图像中的金属伪影，但是它的计算代价比较高。为了解决上述方法的缺陷，本文基于投影数据修补法的框架，提出了一种使用MVCT(MegavoltageComputedTomography)图像作为先验图像消除KVCT(KilovoltageCompute

4、dTomography)图像中金属伪影的方法。首先，配准MVCT图像和KVCT图像；其次，用归一化金属伪影消除(NormalizedMetalArtifactReduction,NMAR)方法消除MVCT图像中的伪影，用阈值分割法从原始KVCT图像中分割出金属部分；然后，对预处理后的MVCT图像和原始KVCT图像进行前向投影，利用二者投影数据梯度差值的稀疏性建立全变分(TotalVaritation,TV)模型；最后，用分裂布雷格曼(SplitBregman)方法优化得到不含金属投影的投影数据，对其进行重建，并插入金属即可得到不含金属伪影的KVCT图像。实验表明，本文方法能够有效

5、地消除KVCT图像中的金属伪影，同时很好地抑制新伪影的产生。关键词：金属伪影消除，MVCT图像，KVCT图像，L1稀疏I重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractNowadaysx-raycomputedtomography(CT)technologyhasbeenwidelyusedinvariousmedicaldiagnosisandclinicaltreatment.Firstly,itmeasuresthex-rayattenuationcoefficientsthroughthecross-sectionofanobjectindifferentdire

6、ctions.Then,thedistributionofthex-rayattenuationcoefficientsonthecross-sectioniscalculatedbyacomputer.Finally,theimageisdisplayedtoassistdoctorstodiagnosethelesionsite.Astheabsorptionrateofx-rayforthelesionisdifferentfromotherparts,thedistributionofx-rayattenuationcoefficientsonthecross-secti

7、oncanprovideimportantinformationformedicaldiagnosis.However,iftherearemetalmaterialsinthescanningcross-section,theCTimagingqualitywillbereduced.Asthedensityofametalmaterialisveryhigh,theattenuationofthex-rayenergythroughthemetalismuchhigherth