基于GPU的时域非局部均值低剂量4DCT重建
医学物理
2015-05-19 v2
摘要
四维计算机断层扫描(4DCT)已广泛应用于癌症放疗中胸部和上腹部肿瘤的精确靶区勾画和运动测量。然而，4DCT模拟的成像剂量远高于常规CT模拟，这是其临床应用中的一个主要问题。传统上，4DCT的每个相位使用滤波反投影(FBP)算法独立重建。我们新算法的基本思想是，通过利用不同相位间的共同信息，可以减少重建高质量图像所需的输入信息，从而降低成像剂量。我们提出了一种时域非局部均值(TNLM)方法来探索相位间相似性。通过最小化由数据保真项和TNLM正则化项组成的代价函数，同时重建4DCT图像的所有相位。我们利用前向后向分裂算法和高斯-雅可比迭代方法高效求解该最小化问题。该算法还在图形处理单元(GPU)上实现，以获得高计算速度。我们的重建算法已在三种低剂量场景下的数字NCAT胸部体模上进行了测试。与标准FBP算法相比，我们的新算法生成的CT图像视觉质量更好，包含更少的图像噪声和条纹伪影。定量分析表明，使用我们的算法可以获得更高的对比度噪声比和信噪比。在NVIDIA Tesla C1060 GPU卡上，一个切片所有10个相位的总重建时间在90到140秒之间。
引用
@article{arxiv.1009.1351,
title = {GPU-based Low-dose 4DCT Reconstruction via Temporal Non-local Means},
author = {Zhen Tian and Xun Jia and Steve B. Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1009.1351},
year = {2015}
}
备注
14 pages, 4 figures, and 2 tables, accepted by Med. Phys