时空图像重建以实现旋转龙门体积成像仪的高速动态光声断层成像
信号处理
2023-10-03 v1 图像与视频处理
医学物理
摘要
意义：动态光声计算机断层成像（PACT）是一种监测生理过程的有价值技术。然而，当前动态 PACT 技术通常局限于二维空间成像。虽然体积 PACT 成像仪已有市售，这些系统通常采用旋转龙门，以顺序方式获取断层数据。由于物体在数据采集过程中发生变化，顺序数据采集给图像重建带来了数据不完整相关的挑战。所提方法的重要意义在于它将解决这些挑战，并利用现有成像仪实现体积动态 PACT 成像。目的：本研究旨在开发一种用于动态 PACT 的时空图像重建（STIR）方法，可应用于采用顺序扫描策略的市售体积 PACT 成像仪。该方法旨在克服每帧获取的断层测量数量有限所带来的挑战。方法：提出一种基于低秩矩阵估计的 STIR 方法（LRME-STIR）以实现动态体积 PACT。LRME-STIR 方法利用时空冗余准确重建四维时空图像。结果：数值研究证实了 LRME-STIR 方法从旋转龙门获取的测量中重建四维动态图像的有效性。实验研究证明，即使每帧仅有一个断层测量可用，该方法也能以 0.1 s 的帧率忠实恢复造影剂的流动。结论：LRME-STIR 方法为利用市售体积成像仪实现四维动态成像所面临的挑战提供了有前景的解决方案。通过实现准确的四维重建，该方法有潜力推进临床前研究。
引用
@article{arxiv.2310.00529,
title = {Spatiotemporal Image Reconstruction to Enable High-Frame Rate Dynamic Photoacoustic Tomography with Rotating-Gantry Volumetric Imagers},
author = {Refik M. Cam and Chao Wang and Weylan Thompson and Sergey A. Ermilov and Mark A. Anastasio and Umberto Villa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.00529},
year = {2023}
}