我院杨益东团队CT成像方向取得重要进展 [2021-11-08]

CT成像全称“x射线计算机断层成像”，广泛应用于疾病诊断和图像引导的治疗。我院医学物理实验室杨益东团队近期连续在锥形束CT和能谱CT成像方面取得重要进展，成果相继发表在医学物理领域的著名期刊Medical Physics上。

不同于传统诊断CT常用的扇形束扫描结构，锥形束CT采用大面积锥形x射线束扫描，扫描一圈即可获得需要扫描的患者部位的三维结构图。其原理是x射线围绕患者从各个角度进行二维投影，然后通过三维图像重建算法在计算机中将二维投影数据转化成三维人体结构图像。区别于目前通用于疾病诊断的传统的扇形束CT，锥形束CT采用二维面状探测器代替扇形束CT的线状探测器，可以显著提高x线利用率，只需旋转一圈360度即可获取重建所需的全部原始数据。而且，锥束CT具有开放性、小型化、可兼容和可灵活移动的优势，已经作为不可或缺的影像手段广泛应用于临床肿瘤放射治疗中的患者摆位、介入治疗中的图像引导，以及骨科中的手术计划和术中引导。

 但是，锥束CT单次旋转成像体积大，光子散射严重并造成图像伪影，极大制约了成像质量。为了解决这个难题，杨益东团队提出了一种稳定可靠、准确快速的锥束CT图像重建算法。该方法利用患者诊断CT中的先验信息，通过局域滤波，准确地计算、消除锥束CT投影中的散射信号，从而实现对锥束CT图像的散射伪影校正。经过校正后的图像，CT值误差显著减少，图像均匀度和对比度显著提升，放疗放射剂量计算的准确度明显改善。同时，该算法采用了GPU计算加速，大幅提高了成像效率。该论文通讯作者是杨益东教授，我院崔贺贺同学是论文第一作者。论文题目是“Planning CT Guided Robust and Fast Cone-beam CT Scatter Correction Using a Local Filtration Technique”。全文链接：https://doi.org/10.1002/mp.15299

 这是我院杨益东团队本年度在Medical Physics期刊上发表的第二篇论文。此前，该团队在能谱CT成像方面刚刚取得重要进展。能谱CT也是CT成像领域的研究重点，国内外医学影像巨头都已经纷纷布局能谱CT研发和临床推广。团队首次提出了图象域双能图像信息矢量化分解的数学算法，结合联合双边滤波，不仅将图像中不同的组织成分精确地区分开来，而且大幅提高了图像的质量。杨益东教授和朱磊教授是该论文共同通讯作者，我院姜潇同学是论文第一作者。论文题目是“Fast and Effective Single-Scan Dual-Energy Cone-Beam CT Reconstruction and Decomposition Denoising Based on Dual-Energy Vectorization”。全文链接：https://doi.org/10.1002/mp.15117

能谱CT现有方法与所提方法的结果对比。

第一行是现行方法，第二行是团队提出的新方法。

Medical Physics作为世界医学物理学领域的权威顶级期刊，成立于1974年，是美国医学物理协会的会刊，也是加拿大医学物理组织和加拿大医学物理师学院的官方科学期刊，其旨在发表运用放射物理、计算数学、医学工程等医学物理学的原理和方法而达成的高影响力与高创新性的研究，从而提升临床质量，促进人类健康。