Анализ трехмерных алгоритмов реконструкции в рентгеновской компьютерной томографии

Евгений Николаевич Симонов, Максим Витальевич Аврамов, Денис Витальевич Аврамов

Аннотация


В статье проводится анализ существующих трехмерных алгоритмов реконструкции изображений в рентгеновской компьютерной томографии с конусной схемой сканирования и спиральной траекторией движения источника. Рассмотрены основные подходы к проектированию алгоритмов реконструкции, приведена их краткая классификация. Авторами рассмотрены приближенные методы решения задачи реконструкции изображений по трехмерному набору данных. Основное внимание уделено приближенным алгоритмам типа Фельдкампа и методам перепаковки конусных данных в параллельную схему. Описаны алгоритм обобщенной параллельной обратной проекции и алгоритм модифицированной однослойной перепаковки, их достоинства и недостатки. Авторами рассмотрены точные методы решения задачи реконструкции изображений по трехмерному набору данных в конусном пучке излучения. Описаны дополнительные условия, накладываемые на полноту проекционных данных, вычислительную эффективность алгоритмов, качество получаемых изображений. Основное внимание уделено алгоритмам, основанным на преобразовании в конусе лучей, прямом и обратном преобразованиях Радона в трехмерном пространстве. Описана общая схема конструирования обратных алгоритмов для конусной лучевой томографии. Рассмотрен алгоритм реконструкции в конусе лучей, основанный на операции взятия обратной проекции и фильтрации. Отражены достоинства и недостатки точных алгоритмов реконструкции.


Ключевые слова


компьютерная томография; трехмерная реконструкция

Полный текст:

PDF

Литература


Симонов, Е.Н. Физика визуализации изображений в рентгеновской компьютерной томографии / Е.Н. Симонов. – Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2013. – 479 с.

Пикалов, В.В. Сравнение алгоритмов спиральной томографии / В.В. Пикалов, А.В. Лихачев // Вычислительные методы и программирование. – 2004. – Т. 5. – С. 170–183.

Kachelrie, M. Extended parallel backprojection for standard three-dimensional and phasecorrelated four-dimensional axial and spiral cone-beam CT with arbitrary pitch, arbitrary cone-angle, and 100% dose usage / M. Kachelrie, M. Knaup, W.A. Kalender // Medical Physics. – 2004. – Vol. 31, no. 6. – P. 1623–1641.

Kachelrie, M. Advanced single-slice rebinning in cone-beam spiral CT / M. Kachelrie, S. Schaller, W.A. Kalender // Medical Physics. – 2001. – Vol. 27, no. 4. – P. 1033–1041.

Katsevich, A. A general scheme for constructing inversion algorithms for cone beam CT / A. Katsevich // International Journal of Mathematics and Mathematical Sciences. – 2003. – No. 21. – P. 1305–1321.

Bronnikov, A.V. Cone-beam reconstruction by backprojection and filtering / A.V. Bronnikov // J. Opt. Soc. Am. A. – 2000. – Vol. 17, no. 11. – P. 1993–2000.

Календер, В. Компьютерная томография основы, техника, качество изображений и области клинического использования / В. Календер; пер. с англ. А.В. Кирюшина, А.Е. Соловченко; под ред. В.Е. Синицына. – М.: Техносфера, 2006. – 344 с.

Stienstorfer, K. Segmented multiple plane reconstruction – novel approximate reconstruction scheme for multislice spiral CT / K. Stienstorfer, T. Flohr, H. Bruder // Phys. Med. Biol. – 2002. – No. 47. – P. 2571–2851.

Наттерер, Ф. Математические аспекты компьютерной томографии / Ф. Наттерер; пер. с англ. И.В. Паламодова; под ред. В.П. Паламодова. – М.: Мир, 1990. – 286 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/ctcr170202

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.