基于滤波反投影的脑磁感应迭代重建算法研究.pdf

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1、第３７卷第１１期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ１１２０１６年１１月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＮｏｖ．２０１６基于滤波反投影的脑磁感应迭代重建算法研究１１１２柯丽，刘欢，杜强，曹冯秋（１．沈阳工业大学电气工程学院沈阳１１０８７０；２．东北大学中荷生物医学与信息工程学院沈阳１１０８１９）摘要：颅脑磁感应断层成像技术（ＢＭＩＴ）是一种非接触、无创的新兴颅脑医学成像技术，图像重建算法是提高重建图像质量的关键。依据ＢＭＩＴ反投影算法和迭代算法，设计出一套基于滤波反投影的脑磁感应迭代重建方法。首先根据滤波反投影重建算法原理

2、，给出初始电导率分布，其次基于电导率变化敏感性加权计算滤波反投影矩阵，最后利用一步牛顿迭代构成滤波反投影迭代重建算法，通过设置理想条件数Ｇ来修正Ｈｅｓｓｉａｎ矩阵，改善重建过程的病态程度，并对待重建数据进行标准化位置校正处理。实验结果表明，该算法成像速度快，重建出的图像具有较高分辨率，能够准确反映成像区域内仿真病变的大小及位置信息，且轮廓清晰，为颅脑磁感应断层成像技术应用于临床监护奠定了基础。关键词：颅脑磁感应断层成像；滤波反投影；迭代算法；待重建数据中图分类号：ＴＰ３０１ＴＨ７８９文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：３１０．６１Ｓｔｕｄｙｏｎｉｔｅｒａｔｉ

3、ｖｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｂｒａｉｎｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｄｕｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｆｉｌｔｅｒｅｄｂａｃｋｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ１１１２ＫｅＬｉ，ＬｉｕＨｕａｎ，ＤｕＱｉａｎｇ，ＣａｏＦｅｎｇｑｉｕ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８７０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｉｎｏＤｕｔｃｈＢｉｏｍｅｄｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｈｏｏｌ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙ

4、ａｎｇ１１０８１９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｒａｉｎｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｄｕｃｔｉｏｎｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＢＭＩＴ）ｉｓａｎｏｎｃｏｎｔａｃｔ，ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ，ｅｍｅｒｇｉｎｇｂｒａｉｎｍｅｄｉｃａｌｉｍａｇｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｉｍａｇｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｔｈｅｋｅｙｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｉｍａｇｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆＢＭＩＴｂａｃｋｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｉｔｅｒａｔｉｖｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａ

5、ｓｅｔｏｆｂｒａｉｎｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｄｕｃｔｉｏｎｉｔｅｒａｔｉｖｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂａｓｅｄｏｎｆｉｌｔｅｒｅｄｂａｃｋｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｆｉｌｔｅｒｅｄｂａｃｋｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｓｇｉｖｅｎ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｆｉｌｔｅｒｅｄｂａｃｋｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｍａｔｒｉｘｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｗｉｔｈｗｅｉ

6、ｇｈｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｃｈａｎｇｅｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｏｎｅｓｔｅｐＮｅｗｔｏｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅｆｉｌｔｅｒｅｄｂａｃｋｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｎｄｔｈｒｏｕｇｈｓｅｔｔｉｎｇｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｉｄｅａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓＧｔｈｅＨｅｓｓｉａｎｍａｔｒｉｘｉｓｃｏｒｒｅｃｔｅｄ，ｔｈｅｍｏｒｂｉｄｄｅｇｒｅｅｏｆｔｈｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ，ａｎ

7、ｄｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄｐｏｓｉｔｉｏｎｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｉｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｏｎｔｈｅｄａｔａｔｏｂｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｈａｓｈｉｇｈｉｍａｇｉｎｇｓｐｅｅｄ，ｔｈｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｉｍａｇｅｈａｓｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ；ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎａｃｃｕｒａｔｅｌｙｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｓｉｚｅａｎｄｌｏｃａｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｌｅｓｉｏｎｓ

8、ｉｎｔｈｅｉｍａｇｉｎｇａｒｅａ，ａｎｄｔｈｅｉｍａ