四维锥形束的CT重建:基于鲁棒主成分分析的运动补偿算法

作者：莫英; 刘佳; 李仟; 马建华; 张华

来源：南方医科大学学报, 2021, 41(02): 243-249.

• 四维锥形束CT
• 运动补偿
• 鲁棒主成分分析

目的为降低FDK图像中条形伪影对相位间运动变形场准确估计的影响,提出了基于鲁棒主成分分析(RPCA)的运动补偿重建算法。方法基于RPCA的运动补偿重建算法在传统的MC-FDK算法基础上针对运动变形场的估计进行改进,首先运用RPCA将锥形束CT图像分解为低秩和稀疏分量,再使用基于霍恩&舒克光流法对低秩图像进行不同相位图像间运动变形场估计,以此来降低原始图像中条形伪影对相位间运动变形场准确估计的影响。实验通过MATLAB软件编程对飞利浦16层螺旋CT获得的4D-CT图像以瓦里安EDGE加速器扫描几何进行反投影得到仿真体模数据,并使用Elekta Synergy系统的CBCT以半扇模式获得肺癌肿瘤患者的真实CB投影数据来验证算法性能。结果相比于传统的MC-FDK重建结果组织边界更加清晰,运动伪影减少;仿真数据重建结果显示本算法PSNR与SSIM较MC-FDK算法分别提高了25.4%与7.6%;与FDK算法相比分别提高了37.9%与17.6%。结论该方法可以实现相位间运动变形场的准确估计,改善锥形束CT图像重建质量。

• 单位
  南方医科大学; 生物医学工程学院