无场线3D重建模型用于磁性粒子成像以提高灵敏度、分辨率和高动态范围成像
医学物理
2025-11-11 v1 数值分析
数值分析
摘要
磁性粒子成像(MPI)是一种基于探测器内活体中的超顺磁铁氧体 nanoparticles 所致的成像模式，适用于癌细胞追踪、淋巴结成像和细胞疗法监测。我们引入了一种新的3D图像重建框架，用于采用多角度无场线(FFL)扫描获取的MPI数据，展示了相对于传统顺序重建管道在空间分辨率、定量准确性和高动态范围性能方面的改进。该框架通过将基于物理的FFL信号模型与断层投影算子组合，形成高效的3D前向算子，使整个数据集能够联合重建，而不是作为一系列独立的2D投影。自然地在该算子公式中嵌入了谐波域压缩步骤，通过降低超过两个数量级的内存开销，同时保持模型的结构和保真度，使体积重建能够在标准桌面GPU硬件上仅用数分钟完成。 phantom和体内结果表明，背景雾显著减少，低强度区域（相邻于亮部结构）的可视化得到改善，铁检测灵敏度比传统X空间CT方法提高约11倍。这些进展增强了MPI图像质量和定量可靠性，支持MPI在前临床和未来临床成像中的更广泛应用。
引用
@article{arxiv.2511.06627,
title = {A Field Free Line 3D Reconstruction Model for Magnetic Particle Imaging for Improved Sensitivity, Resolution, and High Dynamic Range Imaging},
author = {Toby Sanders and Hayden Carlton and Preethi Korangath and Olivia C. Sehl and Robert Ivkov and Patrick W. Goodwill},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.06627},
year = {2025}
}