物理学 > 医学物理
[提交于 2025年1月9日
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标题: 基于准蒙特卡罗的CT重建散射校正
标题: Scatter correction based on quasi-Monte Carlo for CT reconstruction
摘要: 散射信号会降低计算机断层扫描(CT)图像的对比度和分辨率,并引起伪影。 如何有效校正CT中的散射信号一直是研究人员研究的焦点。 本工作提出了一种消除CT中散射伪影的新框架。 在该框架中,光子与物质的相互作用被表征为一个马尔可夫过程,CT中散射信号强度的计算被转化为一个$4n$维积分的计算,其中$n$是最高的散射阶数。 考虑到CT中散射信号的低频特性,本文采用准蒙特卡罗(QMC)方法结合强制固定探测和下采样来计算该积分。 在重建过程中,考虑了散射信号对X射线能量谱的影响。 提出了一种散射校正谱估计方法并用于估计X射线能量谱。 基于 Feldkamp-Davis-Kress(FDK)算法,开发了一种多模块耦合的重建方法,称为 FDK-QMC-BM4D,以同时消除CT成像中的散射伪影、束硬化伪影和噪声。 最后,在 Shepp-Logan 模体和头部验证了 FDK-QMC-BM4D 方法的有效性。 与目前最准确的用于估计和校正CT中散射信号的蒙特卡罗方法相比,FDK-QMC-BM4D 方法在保证精度的前提下,运行速度提高了大约$102$倍。 通过整合 FDK-QMC-BM4D 的机制,本研究提供了一种解决临床CT中伪影的新方法。
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