利用时序非局部均值方法进行四维锥形束 CT 重建与增强
医学物理
2015-06-03 v1
摘要
四维锥形束计算机断层扫描 (4D-CBCT) 已被开发用于在图像引导放射治疗 (IGRT) 中提供呼吸相位分辨的体积成像。每个相位箱中投影数量不足导致 4D-CBCT 图像质量低下并伴有明显的条纹伪影。在本工作中，我们提出了两种新颖的 4D-CBCT 算法：一种迭代重建算法和一种增强算法，均利用时序非局部均值 (TNLM) 方法。我们为一组给定的 4D-CBCT 图像定义了一个 TNLM 能量项。最小化该项有利于这样的 4D-CBCT 图像：即某一相位中某空间点的任何解剖特征都能在相邻相位的邻近空间点中找到。通过最小化包含数据保真项和 TNLM 能量项的总能量来实现 4D-CBCT 重建。至于图像增强，通过最小化 TNLM 函数同时保持增强图像接近 FDK 结果，对由 FDK 算法生成的 4D-CBCT 图像进行增强。我们采用前向 - 后向分裂算法和高斯 - 雅可比迭代法来求解这些问题。算法在 GPU 上实现以达到高计算效率。重建算法和增强算法生成的 4D-CBCT 图像在视觉上相似，且均优于 FDK 结果。定量评估表明，与 FDK 结果相比，我们的重建方法将对比度噪声比 (CNR) 提高了 2.56~3.13 倍，而我们的增强方法将 CNR 提高了 2.75~3.33 倍。增强方法还消除了 FDK 结果中超过 80% 的条纹伪影。在 NVIDIA Tesla C1060 GPU 卡上，重建算法的总计算时间约为 460 秒，增强算法约为 610 秒。
引用
@article{arxiv.1201.2450,
title = {Four-dimensional Cone Beam CT Reconstruction and Enhancement using a Temporal Non-Local Means Method},
author = {Xun Jia and Zhen Tian and Yifei Lou and Jan-Jakob Sonke and Steve B. Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1201.2450},
year = {2015}
}
备注
20 pages, 3 figures, 2 tables