目前,X射线的计算机断层成像(computed tomography, CT)技术依然是一种重要的医学成像手段,能够清晰的呈现病人的几何解剖结构。然而,CT图像的质量与X射线的辐射剂量有关,较高的剂量会增加病人罹患癌症等基因疾病的几率。为了降低辐射剂量,减少投影角度是一个直接有效的方法,但是这种方法在利用传统解析算法进行重建时,采样率的降低会导致重建图像中产生严重的混叠伪影,影响医生的诊断和治疗。
在已经提出的用于解决欠采样投影重建问题的重建算法中,基于字典学习的方法是一种近来提出的重建算法。该算法是将待重建的CT图像划分为大小相等并且互相重叠的小图像块,以同一个过完备字典为基底,计算这些图像块的稀疏表示,利用字典学习方法提取图像的稀疏性,求解低剂量的欠采样重建问题。然而,现有的字典学习重建算法的正则约束项是L2范数(L2范数表示向量中每个元素平方和的开方,即欧式距离)下的稀疏约束,对图像的稀疏特性提取的并不彻底,当采样率进一步降低时,会引起重建图像的低对比度细节丢失,质量明显下降。
最近,苏州医工所医学影像室郑健课题组的章程等人提出了一种基于L1范数(L1范数表示向量中每个元素绝对值的和)稀疏约束的字典学习重建算法。利用L1范数更好的稀疏特性,降低原算法中L2范数约束引起的过平滑效应,保留更多的图像细节信息。提出的算法利用加权策略转化为带权重的字典学习重建函数,利用迭代加权最小二乘法(iteratively reweighted least squares,IRLS)进行求解。
实验结果表明,与已有的基于L2范数的字典学习重建算法(ADSIR)以及其他两种典型的重建算法(GPBB,SART)相比,提出的算法得到的重建结果更精确,尤其在进一步降低采样率的条件下,得到的结果与对比算法相比有明显的提升,说明L1范数的约束对于图像稀疏特性提取的有效性。
以上研究得到国家自然科学基金(批准号:61201117,61301042)、江苏省自然科学基金(批准号:BK20151232)和苏州科技项目(批准号:ZXY2013001)的支持,相关结果发表在Biomedical Engineering Online杂志2016年度期刊。
文章链接:https://biomedical-engineering-online.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12938-016-0193-y
图1 人体头部切片的重建结果。a-d为180个采样角度下的重建结果,从左到右分别为本文提出的L1-DL算法,ADSIR,GPBB,SART;e-h为图像(a-d)与原始图像的差异图像;i-l为90个采样角度下的重建结果,从左到右分别为本文提出的L1-DL算法,ADSIR,GPBB,SART;m-p为图像(i-l)与原始图像的差异图像.由图可见,本文提出的算法得到的重建图像在黄色边框的放大区域,更好的保留了细节信息,同时重建图像和原始图像的差异最小,这种优势在进一步降低采样率时(90个采样角度)表现的更加明显。
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
苏州医工所医学影像室在基于字典学习方法的CT图像重建算法中取得进展_苏州生物医学工程技术研究所
苏州生物医学工程技术研究所 免费考研网/2018-05-14
相关话题/图像 质量 辐射 信息 基因
苏州医工所医学影像研究室在基于脑MR图像的中印脑结构对比研究中取得进展_苏州生物医学工程技术研究所
我们是如何感知世界的?大脑是怎样控制机体运动的?人类的思想和智力是怎么产生的?带着这一系列的问题,科学家们正在逐步揭示大脑的奥秘。早在2013年,美国就发布了“脑计划”,随后,欧盟和日本相继在2013年和2014年也发布了各自的脑计划,中国的科学家们在不断地酝酿下,也开始了中国的“脑计划”。目前,“ ...苏州生物医学工程技术研究所 苏州生物医学工程技术研究所 免费考研网 2018-05-14苏州医工所医学影像室在CT图像重建算法研究中取得进展_苏州生物医学工程技术研究所
由于成像质量好,空间分辨率高,计算机断层成像(computedtomography,CT)已然成为一种广泛使用的医疗检查和辅助诊断方法。然而患者吸收的越来越高的X射线辐射剂量可能导致某些基因疾病,对身体健康造成极大的隐患。因此CT扫描设备的设计需要考虑降低辐射剂量的问题,减少探测器采集的投影数据是一 ...苏州生物医学工程技术研究所 苏州生物医学工程技术研究所 免费考研网 2018-05-14学术报告——第四代基因测序及研发机构简介_苏州生物医学工程技术研究所
报告人:Dr.HuiTian 主持人:郑岷雪 报告时间:2017年1月13日(星期五)下午15:00 报告地点:A5楼201会议室 报告人简历: Dr.HuiTianistheCEOofAngstromBiotechnologiesinSiliconValley,aswellasaR&DC ...苏州生物医学工程技术研究所 苏州生物医学工程技术研究所 免费考研网 2018-05-14学术报告——大脑信息编码_苏州生物医学工程技术研究所
报告人:林龙年 主持人:王守岩 报告时间:2016年3月25日(星期五)上午10:00 报告地点:A3行政综合楼516会议室 报告人简历: 林龙年教授 华东师范大学脑功能基因组学教育部重点实验室常务副主任 学习、记忆等高级脑功能是大脑在神经元网络水平发生的动态过程,大脑工作原理的奥秘很 ...苏州生物医学工程技术研究所 苏州生物医学工程技术研究所 免费考研网 2018-05-14学术报告——信息学驱动的新医学模式的演变_苏州生物医学工程技术研究所
报告人:沈百荣(主任、特聘教授、博士生导师) 单位:苏州大学系统生物学研究中心 主持人:董文飞 报告时间:2015年04月28日(星期二)上午10:00 报告地点:A3行政综合楼412会议室 报告人简历:2008年夏任苏州大学系统生物学中心特聘教授,中心主任;2005年起任同济大学生命科学 ...苏州生物医学工程技术研究所 苏州生物医学工程技术研究所 免费考研网 2018-05-14学术报告——利用嵌段共聚物组装纳米胶束在基因治疗上的应用_苏州生物医学工程技术研究所
报告人:陈麒先博士日本东京大学 主持人:董文飞 报告时间:2014年10月24日(星期五)上午11:00 报告地点:A3行政综合楼516会议室 报告摘要: 基因治疗的实质是有效地将DNA定向的导入靶向细胞的细胞核,实现功能蛋白质的表达,进而调控病患组织使其恢复到一个正常的状态。因此,制备一 ...苏州生物医学工程技术研究所 苏州生物医学工程技术研究所 免费考研网 2018-05-14学术报告——基因测序技术和基因测序仪的发展_苏州生物医学工程技术研究所
报告人:郭诚 主持人:董文飞处长科研管理处 报告时间:7月9日星期三下午2点 报告地点:A3行政综合楼-516会议室 报告摘要: 基因测序是通过确定核酸序列了解生命本质规律的强大工具。上世纪Sanger测序法的发明,开创了第一代基因测序仪,并且成功地应用在人类基因组计划等项目中。随后出现的 ...苏州生物医学工程技术研究所 苏州生物医学工程技术研究所 免费考研网 2018-05-14国家天文台科研人员基于LAMOST数据对恒星紫外辐射普查_南京天文光学技术研究所
近日,国家天文台白宇副研究员、刘继峰研究员基于LAMOST恒星光谱巡天样本,结合GALEX紫外巡天在线数据,对LAMOST巡天样本库中的三百余万颗恒星进行了紫外对应体证认,并对其紫外辐射性质进行了研究。这是国际上首次对百万量级恒星样本的紫外辐射进行系统研究,该项研究成果已经被国际知名期刊《天体物理学 ...南京天文光学技术研究所 南京天文光学技术研究所 免费考研网 2018-05-14国家天文台科研人员利用LAMOST和SDSS数据测量银河系旋转速度和质量_南京天文光学技术研究所
近日,国家天文台天体丰度与星系演化研究团组博士后依明阿吉与赵刚研究员合作,首次利用我国LAMOST释放的第四次巡天数据与美国SDSS释放的第八次巡天数据中天琴座RR变星,测量出银河系旋转速度与银河系质量,该项研究结果已在国际核心期刊《天体物理学报》(TheAstrophysicalJournal)上 ...南京天文光学技术研究所 南京天文光学技术研究所 免费考研网 2018-05-14【中国科学报】首个双中子星并合引力波事件被发现 中科院等国内机构捕获重要信息_南京天文光学技术研究所
北京时间10月16日22点,美国国家科学基金会召开新闻发布会,宣布激光干涉引力波天文台(LIGO)和室女座引力波天文台(Virgo)于2017年8月17日首次发现双中子星并合引力波事件,国际引力波电磁对应体观测联盟发现了该引力波事件的电磁对应体。 极为重要的里程碑事件 今年8月17日,LIG ...南京天文光学技术研究所 南京天文光学技术研究所 免费考研网 2018-05-14