Алгоритм реконструкции трехмерных изображений в рентгеновской компьютерной томографии с конусным пучком излучения

Разработан алгоритм реконструкции трехмерных изображений для рентгеновской компьютерной томографии с конусным пучком излучения. Алгоритм основан на точном аналитическом представлении трехмерного преобразования Радона проекционных данных. Для такого представления введена итерационно-инвариантная функция рассеяния точки (ФРТ). Предложенный алгоритм преодолевает главный недостаток приближенных алгоритмов - обеспечивает достаточно высокое качество получаемых изображений даже при больших углах конуса излучения, что проявляется в сравнительно небольшом числе артефактов изображения. Проведена оценка качества реконструируемых томографических изображений.

Ключевые слова

рентгеновская компьютерная томография; двухмерное и трехмерное преобразование Радона; трехмерные алгоритмы реконструкции изображения в конусном пучке излучения.

Литература

1. Симонов, Е.Н. Физика визуализации изображений в рентгеновской компьютерной томографии / Е.Н. Симонов. - Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2014.
2. Симонов, Е.Н. К вопросу разработки методов реконструкции изображений в рентгеновской компьютерной томографии с конусным пучком излучения / Е.Н. Симонов, М.В. Аврамов // Вестник ЮУрГУ. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. - 2015. - Т. 15, № 4. - С. 58-66. DOI: 10.14529/ctcr150406
3. Симонов, Е.Н. Анализ трехмерных алгоритмов реконструкции в рентгеновской компьютерной томографии / Е.Н. Симонов, М.В. Аврамов, Д.В. Аврамов // Вестник ЮУрГУ. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. - 2017. - Т. 17, № 2. - С. 24-32. DOI: 10.14529/ctcr170202
4. Календер, В. Компьютерная томография основы, техника, качество изображений и области клинического использования / В. Календер. - М.: Техносфера, 2006.
5. Feldkamp, L.A. Practicalcone-Beam Algorithm / L.A. Feldkamp, L.C. Davis, J.W. Kress // Journal of the Optical Society of America A. - 1984. - № 2. - С. 612-614.
6. Kachelrie, M. Extended Parallel Backprojection for Standard Three-Dimensional and Phase-Correlated 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. – V. 31, No 1. – P. 1623–1641
7. Kachelrie, M. Advanced Single-Slice Rebinning in Cone-Beam Spiral CT / M. Kachelrie, S. Schaller, W.A. Kalender // Medical Physics. - 2001. - V. 27, № 4. - P. 1033-1041.
8. Katsevich, A. A General Scheme for Constructing Inversion Algorithms for Cone Beam CT / A. Katsevich // International Journal of Mathematics and Mathematical Sciences. - 2003. - № 21. - P. 1305-1321.
9. Симонов, Е.Н. К вопросу получения объемных изображений в рентгеновской компьютерной томографии / Е.Н. Симонов, Д.В. Аврамов // Вестник ЮУрГУ. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. - 2015. - Т. 15, № 4. - С. 50-57.
10. Симонов, Е.Н. Метод объемного рендеринга для визуализации трехмерных данных в рентгеновской компьютерной томографии / Е.Н. Симонов, М.В. Аврамов, Д.В. Аврамов // Вестник ЮУрГУ. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. - 2016. - Т. 16, № 4. - С. 5-12.
11. Simonov, E. Review of Image Reconstruction Methods in X-Ray Computed Tomography with Cone-Beam Geometry / E. Simonov, M. Avramov // Вестник ЮУрГУ. Серия: Компьютерные технологии, управление и радиоэлектроника. - 2018. - Т. 18, № 2. - С. 29-37.
12. Smith, B.D. Cone-Beam Tomography: Recent Advances and Tutorial Review / B.D. Smith // Optical Engineering. - 1991. - № 29. - C. 524-534.
13. Bronnikov, V. Wavelet-Based Image Enhancementin X-Ray Imaging and Tomography / V. Bronnikov, G. Duifhuis // Applied Optics. - 1998. - № 37. - C. 4437-4448.
14. Kirillov, A. On a Problem of I.M. Gelfand / А. Kirillov // Доклады академии наук СССР. Серия: Математика. - 1961. - № 2. - C. 268-269.
15. Tuy, Heang K. An Inversion Formula for Cone-Beam Reconstruction / Heang K. Tuy // SIAM Journal on Applied Mathematics. - 1983. - № 43. - C. 546-552.
16. Bronnikov, A.V. Cone-Beam Reconstruction by Backprojection and Filtering / A.V. Bronnikov // Journal of the Optical Society of America A. - 2000. - V. 17, № 11. - P. 1993-2000.
17. Хермен, Г. Восстановление изображений по проекциям: Основы реконструктивной томографии / Г. Хермен. - М: Мир, 1983.