低剂量CT断层成像的噪声抑制研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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低剂量CT断层成像的噪声抑制研究

项目名称：低剂量CT断层成像的噪声抑制研究
项目类别：面上项目
批准号：30470490
申请代码：H1809
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2005-01-01-2007-12-31

项目负责人：卢虹冰
负责人职称：教授
依托单位：中国人民解放军第四军医大学
批准年度：2004

中文摘要：

随着CT设备图象质量及成像速度的大幅提高，CT在医学诊断中的应用越来越广泛，但较高的辐射剂量极大地限制了其进一步的临床应用，特别是做为常规检查手段及在妇女、儿童中的应用。X-CT的辐射剂量主要由系统扫描参数决定，低剂量CT图象中的噪声使图象质量下降，影响诊断的准确性，并增加对图像进行分析处理的难度。基于在核医学领域的噪声处理经验，我们近年对低剂量CT投影数据的噪声特性进行了试验性研究，根据其统计特点建立了相应的模型，并对其进行了初步滤除。本研究拟在上述工作基础上，对影响CT投影数据噪声特性的主要因素，包括X-线管电流、组织特性、系统配置等进行系统的分析测试，建立噪声模型，并根据噪声模型设计有效的滤波算法，更为准确地滤除低剂量CT投影数据中的噪声，获得适用于临床诊断处理的重建图象，实现低剂量CT。由于拟提出的噪声处理系统主要由软件构成，可直接用于现有CT设备，因而可望有广泛临床应用前景。

中文主题词：低剂量CT；噪声抑制；幅射剂量；非稳态噪声；自适应滤波

英文摘要：

Low-dose computed tomography;

英文主题词： Low-dose computed tomography;

结论摘要：

随着成像技术的发展，CT在医学诊断、治疗及愈后评价方面的作用越来越大，但较高的辐射剂量限制了它在临床的进一步应用，特别是做为大众普查手段及在妇女、儿童中的应用。本研究的主要目的是通过提供有效的滤波策略，滤除由于降低X-线管电流或减少扫描时间引起的图像中的噪声及伪迹，降低辐射剂量，实现低剂量CT。为了得到低剂量CT投影数据的噪声特性（经校准及对数变换后），我们采集了不同厂家CT系统、不同扫描参数下在固定扫描角度的多个投影数据，进行分析建模。结果表明投影数据的噪声近似高斯分布，其均值与方差间为非线性关系，可用指数函数描述。进一步的理论推导及统计分析验证了模型的有效性。基于噪声模型，本研究深入探讨了多种滤波及重建算法，包括基于面积加权插值的FBP算法、基于尺度变换的滤波、小波去噪、边缘保持滤波及PWLS准则等，并将PWLS框架与KL变换及小波变换相结合，实现噪声的更准确滤除。同时算法被进一步扩展用于螺旋/多层CT及4D-CT的噪声抑制。通过仿真及模型实验，利用噪声-分辨率曲线、ROC、SNR分析等多个量化指标，对提出算法进行了定量评估及验证，结果表明通过有效的滤波算法实现低剂量CT是可行的。

成果综合统计