Time-Domain Reconstruction of the Speed of Sound in Ring-Array Ultrasound Computed Tomography with Randomized Super-Shots
本研究提出在环形阵列超声计算机断层扫描中，利用多重超射和随机集成进行时域随机重建，实验表明其图像质量可与频域确定性重建相媲美，尽管计算速度较慢。
2025-08-13 physics.med-ph
Multi-scale analysis of lung computed tomography images
在MAGIC-5项目的框架内开发了一个用于识别低剂量多探测器螺旋计算机断层成像（CT）图像中肺内部结节的计算机辅助检测（CAD）系统。我们的肺CAD系统的三个模块，肺内部区域识别的分割算法，结节候选人选择的多尺度点增强过滤器和多尺度神经技术的假阳性发现减少，进行了描述。在低剂量和薄层CT扫描的数据集上获得的结果显示在自由响应接收器工作特性（FROC）曲线和讨论。
2009-04-16 physics.med-ph
Real time evaluation of overranging in helical computed tomography
过范围或过扫描会增加输送给接受螺旋计算机断层成像检查的患者的剂量。为了减少它，现在大多数的多探测器断层摄影机关闭的X射线束孔径在扫描极端。这一技术创新通常被称为动态或自适应准直，也影响了超范围评估方法。特别是，在以前的研究中提出的无胶片的方法是不适合这些现代断层摄影。本研究的目的是介绍一种新的方法，估计超范围与实时剂量学，甚至适用于断层摄影机配备自适应准直。所提出的方法是非常容易实现和节省时间，因为只需要一个铅笔室。它在精度和准确度方面也与基于薄膜的方法相当，被认为是绝对的基准。
2014-06-03 physics.med-ph
Projection Decomposition for Dual-energy Computed Tomography
双能计算机断层成像（CT）是从两个不同的X射线源能量谱产生的两个投影数据集重建物体的图像。它可以提供更准确的衰减量化比传统的CT与一个单一的X射线能量谱。在诊断能量范围内，X射线能量相关衰减可以近似为光电吸收和康普顿散射的线性组合。因此，可以从两个谱信息投影数据集确定X射线衰减的两个物理分量，以实现单色成像和材料分解。本文提出了一种投影分解法用于双能量CT图像重建。该方法结合了解析算法和单变量优化方法来求解非线性多色X射线积分模型，从而精确量化光电吸收和康普顿散射分量。数值试验表明，该方法与经典的投影分解方法相比具有更好的性能。
2018-05-14 physics.med-ph
Diffusion Posterior Sampling for Synergistic Reconstruction in Spectral Computed Tomography
本文提出一种基于扩散模型的协同重建方法，用于能谱CT中多能量图像的重建，实验证明该方法优于现有技术。
2024-03-15 physics.med-ph
BPF-type Region-of-interest Reconstruction for Parallel Translational Computed Tomography
最近，我们的团队提出了一种基于超低成本线性扫描的断层扫描架构。与线性断层合成类似，源和探测器沿相反方向平移，数据采集系统瞄准感兴趣区域（ROI）以采集用于图像重建的数据。这种断层成像结构被称为并行平移计算机断层成像（PTCT）。在我们以前的研究中，开发了滤波反投影（FBP）型算法来重建PTCT图像。然而，从截断投影重建的ROI图像具有严重的截断伪影。在本文中，我们提出了两个反投影滤波（BPF）型算法命名为MP-BPF和MZ-BPF的截断PTCT数据重建ROI图像。构造了一个权函数来处理多线性平移模式下的数据冗余。大量的数值模拟进行评估所提出的MP-BPF和MZ-BPF算法的PTCT在扇束几何形状。定性和定量的结果表明，所提出的BPF型算法不仅可以准确地重建ROI图像从截断投影，但也提供了高质量的图像为整个图像的支持，在某些情况下。
2016-10-19 physics.med-ph
Review of Cost Reduction Methods in Photoacoustic Computed Tomography
光声计算机断层成像（PACT）是光声成像的一种主要形式，是一种用于功能和分子成像的混合非侵入性模式。PACT在生物医学成像领域中由于与常规光学成像对应物相比的优异性能而迅速获得重要性。然而，开发PACT系统的总成本是这种新技术临床转化的挑战之一。典型的商业PACT系统的成本来自光源、超声检测器和数据采集单元。随着光声成像技术应用的日益广泛，人们对降低其成本提出了更高的要求。在这篇综述文章中，我们讨论了降低PACT系统总体成本的各种方法，并提供了构建低成本PACT系统的成本估计。
2019-05-29 physics.med-ph
Time-of-Flight X-ray Measurements for Computed Tomography
本文研究用飞行时间X射线测量替代CT防散射滤线栅，通过脉冲X射线源与时间相关探测器测试台验证可行性，实现了86 ps和155 ps的时间分辨率，并有望将散射贡献降低75%。
2023-11-29 physics.med-ph
A hybrid statistical sampling and iterative regularization method in sparse-view computed tomography
Shandong Normal University（山东师范大学）
本文提出结合统计采样与迭代正则化的稀疏视图CT方法，旨在缩短采样时间并提升重建质量，通过三个数据集验证了该方法的有效性。
2026-03-16 physics.med-ph
Transcranial photoacoustic computed tomography of human brain function
在这里，我们报告了第一次在人类经颅成像的脑功能，使用光声计算机断层成像。对基准运动任务的功能反应在半颅骨切除术患者的无颅骨和颅骨完整的半球上成像。在这些初步结果中观察到的大脑反应证明了光声计算机断层成像用于实现经颅功能成像的潜力。
2022-06-01 eess.SP physics.med-ph
Meaning of Interior Tomography
计算机断层成像的经典成像几何是收集未截断的投影并重建全局图像，其中傅立叶变换作为本质上非局部的理论基础。最近，内部层析成像的研究导致了理论上的准确的投影和图像空间和实际上有前途的重建算法的地方之间的关系。最初，内部层析成像是为X射线计算机断层成像开发的。然后，它被提升为一般成像原理。最后，一种新的框架称为全方位断层扫描正在开发的大融合的多种成像方式，允许断层同步的多样化功能。
2013-04-30 physics.med-ph
A Sinogram Inpainting Method based on Generative Adversarial Network for Limited-angle Computed Tomography
有限角度计算机断层成像（CT）图像重建是CT领域中具有挑战性的重建问题。随着深度学习的发展，生成对抗网络（GAN）通过逼近训练样本数据的分布，在图像恢复中表现良好。在本文中，我们提出了一种有效的基于GAN的修复方法来恢复有限角度扫描丢失的正弦图数据。为了估计缺失数据，我们设计了patch-GAN的发生器和训练器，并对网络进行训练，以学习正弦图的数据分布。我们利用滤波反投影和全变分联合代数重建技术从恢复的正弦图中获得重建图像。实验结果表明，该方法能有效地减少因投影数据缺失而造成的严重伪影，有望解决60 °受限扫描角的重建问题。
2019-03-10 physics.med-ph
An automated system for lung nodule detection in low-dose computed tomography
在意大利MAGIC-5项目的框架内开发了一个计算机辅助检测（CAD）系统，用于识别低剂量多探测器螺旋计算机断层成像（CT）图像中的肺结节。该项目的主要目标之一是建立一个分布式肺部CT扫描数据库，以便通过数据和CPU GRID基础设施实现自动图像分析。我们的肺CAD系统的基本模块，结节候选人选择和神经分类器的点增强过滤器的假阳性发现减少，进行了描述。该系统的设计和测试的内部和胸膜下结节。在低剂量薄层CT扫描的收集的数据库上获得的结果显示在自由响应受试者工作特性（FROC）曲线和讨论。
2007-04-20 physics.med-ph
Monomorphous decomposition method for phase retrieval and phase-contrast tomography
我们证明了物体内部复折射率的任意空间分布可以精确地表示为两个“单态”复分布之和，即在整个物体中实部与虚部之比恒定的分布。组成材料的先验知识可用于估计该比率的全局下限和上限。这种方法可以被看作是一个成功的相位检索方法的扩展，基于强度方程的传输，这是以前开发的单态（均匀）对象，例如由单一材料组成的对象。我们表明，单态分解可以导致更稳定的方法，相位恢复使用强度方程的传输。这样的方法可以应用于定量在线相衬成像和相衬断层摄影。
2015-04-29 physics.med-ph
Monte Carlo Simulation for Polychromatic X-ray Fluorescence Computed Tomography with Sheet-Beam Geometry
基于片射束的X射线荧光计算机断层成像可以节省大量的时间来获得一整套投影。然而，对于大多数生物医学研究实验室来说，这显然是不切实际的。本文用蒙特卡罗模拟对板束结构多色X射线荧光计算机断层成像进行了实验研究。首先，使用两个填充有PMMA的体模（A和B）通过GEANT 4模拟成像过程。体模A包含几个GNP负载区域，其高度和直径大小相同（10 mm），但Au重量浓度不同，范围为0.3%至1.8%。体模B包含12个GNP负载区域，具有相同的Au重量浓度（1.6%），但直径不同，范围为1 mm至9 mm。其次，建立离散化的成像模型，以重建更精确的XFCT图像。第三，分别用滤波反投影（FBP）和极大似然期望最大化（MLEM）重建体模A和B的XFCT图像。计算对比度噪声比（CNR）来评价所有重建图像。结果表明，基于多色X射线源的片束XFCT系统是可行的，离散化的成像模型可以用于重建更精确的图像。
2017-03-04 physics.med-ph
Initial results of finger imaging using Photoacoustic Computed Tomography
我们提出了一个光声计算机断层成像调查健康人的手指，图像的血管与血管分布的重点在指间关节。使用专门为此目的开发的成像仪获取横截面图像。图像显示了不同方向和不同深度的直径在100 $μ$ m和1.5 mm之间的指状血管的丰富细节。还可以看到皮肤中的不同血管层，包括乳头下神经丛。从皮肤的光声信号的指骨上的声反射是可见的，在顺序切片图像沿手指除了在关节间隙的位置。不出所料，由于关节间隙处的健康滑液膜尺寸较小且血管化正常，因此未检测到。未来的研究将集中在研究患有类风湿性关节炎的手指，以检测具有高度血管化的炎症滑膜，其特征是疾病活动的潜在标志。
2014-06-20 physics.med-ph
Projection Super-resolution Based on Convolutional Neural Network for Computed Tomography
计算机断层成像（CT）图像分辨率的提高有利于后续的医学诊断，但通常受到扫描设备和费用的限制。基于卷积神经网络（CNN）的方法在超分辨率方面取得了很好的效果。然而，现有的方法主要集中在重建图像的超分辨率，并没有充分探讨从投影域的超分辨率的途径。本文研究了投影的特点，提出了一种基于CNN的超分辨率方法来建立低分辨率投影和高分辨率投影的映射关系。网络标号为高分辨率投影，输入为下采样后对应的插值数据。将FDK算法用于三维图像重建，并以一层重建图像为例，对所提方法的性能进行了评价。定性和定量结果表明，该方法可以提高投影分辨率，使重建图像具有更高的质量。
2019-03-23 physics.med-ph
Waveform Inversion with Source Encoding for Breast Sound Speed Reconstruction in Ultrasound Computed Tomography
超声计算机断层成像（USCT）为改善乳腺癌的检测和治疗提供了巨大的希望。因为它们基于声波方程，所以基于波形反演的重建方法可以产生比基于射线的方法产生的图像具有改进的空间分辨率特性的图像。然而，波形反演方法计算量大，在USCT乳腺成像中尚未得到广泛应用。在这项工作中，源编码的概念，开发了一种加速USCT重建方法，避免了传统的波形反演方法的大的计算负担。该方法被称为具有源编码的波形反演（WISE）方法，其使用随机编码向量对测量数据进行编码，并且通过使用随机梯度下降算法求解随机优化问题来确定声速分布的估计。计算机模拟和实验体模研究进行演示使用的WISE方法。结果表明，WISE方法保持了波形反演方法的高空间分辨率，同时显着降低了计算负担。
2014-12-30 physics.med-ph
Stored Luminescence Computed Tomography
由杂质半导体制成的磷光体纳米颗粒，通过良好准直的X射线辐射预激发，最近报道了它们在NIR光刺激下的光发射。X射线能量存储和NIR受激发射的特性对于设计靶向探针和改进分子和细胞成像是高度期望的。在这里，我们提出了存储发光计算机断层成像（SLCT），进行逼真的数值模拟，并证明了在临床前研究的背景下，大大提高了空间分辨率。还沿着这个方向讨论了未来的机会。
2013-09-13 physics.bio-ph physics.med-ph
Deconvolution-Based Backproject-Filter (BPF) Computed Tomography Image Reconstruction Method Using Deep Learning Technique
对于传统的计算机断层成像（CT）图像重建任务，最流行的方法是所谓的滤波反投影（FBP）算法。在该算法中，Radon投影在反投影生成CT图像之前，通常先通过一个斜坡核进行滤波。相反，在这项工作中，我们首次使用深度学习技术实现了图像域反向投影滤波器（BPF）CT图像重建的想法。利用适当设计的卷积神经网络（CNN），初步结果表明，从高度模糊的反投影图像重建具有保持高空间分辨率和准确像素值的CT图像是可行的，即，层片此外，实验结果还表明，这种基于去卷积的CT图像重建网络具有降低CT图像噪声的潜力（最高可达20%），这表明患者辐射剂量可能会降低。由于这些优点，提出的基于CNN的图像域BPF型CT图像重建方案在生成高空间分辨率、低噪声CT图像方面为未来的临床应用提供了很好的前景。
2018-07-05 physics.med-ph
Three material decomposition for spectral computed tomography enabled by block-diagonal step-preconditioning
具有多能量窗光子计数探测器的光谱计算机断层成像（CT）的潜在应用是具有K边缘造影剂的定量医学成像。利用这种造影剂的谱CT的图像重建需要以至少三个扩展函数（例如，骨/水/K边缘材料或光电过程/康普顿过程/K边缘材料）来表达X射线线性衰减图。使用三个展开函数可能导致应用于光谱CT的迭代图像重建（IIR）算法收敛缓慢。我们提出了一个块对角步进预处理器，用于与原始-对偶迭代图像重建框架，我们一直在开发的光谱CT。我们证明了新的阶跃预处理器在灵敏光谱CT模拟上的优势，其中测试对象具有低浓度的钆（Gd）造影剂，X射线衰减图由三种材料表示- PMMA，软组织等效物，铝，骨等效物和Gd。
2018-01-19 physics.med-ph
Phase-Sensitive Region-of-Interest Computed Tomography
X射线相衬成像（PCI）产生吸收，微分相位和暗场图像。基于光栅的PCI的计算机断层成像（CT）原则上可以提供高分辨率的软组织对比度。最近，基于光栅的PCI通过解决例如采集速度、高X射线能量和系统振动而在临床实施方面遇到了几个障碍。然而，所有基于光栅的系统中的一个关键障碍在于将光栅直径限制在几厘米内。在这项工作中，我们提出了一个系统和重建算法，以规避这种约束在临床上兼容的方式。我们建议在全场吸收CT内执行相位敏感感兴趣区域（ROI）CT。这种方法的最大优点是，它允许校正相位截断伪影，并获得定量相位值。我们的方法是强大的，并显示高质量的模拟数据和生物小鼠样本的结果。这项工作是一个概念的证明，显示了在临床应用中在大样本（如人类）的CT中使用PCI的潜力。
2018-05-24 physics.med-ph
A Proton Computed Tomography Demonstrator for Stopping Power Measurements
粒子疗法是一种使用加速器产生的离子束治疗深层肿瘤的既定方法。对于治疗计划，患者体内相对阻止力（RSP）的精确知识至关重要。从X射线计算机断层成像（CT）测量值到RSP的转换误差会在所应用的剂量分布中引入不确定性。使用质子计算机断层成像（pCT）系统直接测量SP可能会增加治疗计划的准确性。研制了一种pCT演示器，它由双面硅条探测器（DSSD）作为跟踪器和塑料闪烁体板耦合到硅光电倍增器（SiPM）作为距离望远镜组成。在对测距望远镜进行了重大硬件升级后，在奥地利维也纳新城的MedAustron设施记录了铝楼梯体模的3D断层图像。总共采集了80个具有6.5x10^5个主要事件的投影，并用于重建体模中的RSP分布。在对体模内的粒子路径应用直线近似后，可以测量RSP分布的最可能值（MPV），精度为0.59%。由于投影和每个投影测量的事件数量有限，体模内的RSP分辨率仅为9.3%。
2021-06-24 physics.med-ph
Stochastic numerical head phantoms to enable virtual imaging studies of transcranial photoacoustic computed tomography
针对经颅光声计算断层扫描中缺乏评估框架的问题，提出一种生成真实3D随机数值头部体模的框架，通过赋予其真实光学与声弹性属性加速成像方法开发。
2025-10-10 physics.med-ph
Geometric Characterization of Rat Urinary Bladder Wall During Ex-Vivo Filling Using Micro-Computed Tomography (Micro-CT)
本研究利用 micro-CT 揭示离体充盈大鼠膀胱壁几何复杂性，发现其与均匀球形理论模型显著偏离，为完善膀胱力学模型及治疗策略提供了重要依据。
2024-05-30 physics.med-ph
Incomplete Data Multi-Source Static Computed Tomography Reconstruction with Diffusion Priors and Implicit Neural Representation
本文提出一种多源静态CT成像系统，结合去噪扩散重建框架与隐式神经表示，通过条件生成和自监督学习实现稀疏视角及有限角度数据下的高质量MSCT体数据重建。
2025-01-02 physics.med-ph
Time-Resolved Multi-Spectral X-ray Computed Tomography of Cryoprotectant Diffusion Into Biomimetic Material
Department of Mechanical Engineering, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校机械工程系）
本文提出多谱X射线计算机断层扫描技术，用于非侵入性测量冷冻保护剂在仿生材料中的扩散分布，提高冷冻保存协议的准确性和诊断能力。
2026-01-29 physics.med-ph
Radiation design in computed tomography via convex optimization
本文提出基于凸优化的动态通量场调制方法，综合考虑患者解剖、器官敏感性和感兴趣区域，以在保持图像质量的同时降低CT有效辐射剂量。
2023-12-31 math.OC physics.med-ph stat.AP
Dual-energy Computed Tomography Imaging from Contrast-enhanced Single-energy Computed Tomography
在标准计算机断层成像（CT）图像中，具有相同亨氏单位（HU）的像素可以对应于不同的材料，因此区分和量化材料是具有挑战性的。双能CT（DECT）是区分多种材料的理想选择，但DECT扫描仪并不像单能CT（SECT）扫描仪那样广泛使用。在这里，我们的目的是通过使用标准SECT数据来执行DECT成像的深度学习方法。我们设计了一个预去噪和差异学习机制，从SECT数据生成DECT图像。使用来自接受对比增强腹部DECT扫描的患者的图像研究了基于深度学习的DECT方法的性能，这些患者使用流行的DE应用程序：虚拟非对比（VNC）成像和对比度量化。临床相关指标用于定量评估。对于主动脉、肝脏、脊柱和胃上的ROI，预测和原始高能CT图像之间的绝对HU差分别为1.3 HU、1.6 HU、1.8 HU和1.3 HU。从原始和深度学习DECT图像获得的碘图之间的主动脉碘定量差异小于1.0%，后者的材料图像中的噪声水平降低了7倍以上。这项研究表明，通过使用深度学习方法，可以使用单个低能量数据实现高度准确的DECT成像。所提出的方法使我们能够获得高质量的DECT图像，而无需支付传统的基于硬件的DECT解决方案的开销，从而导致光谱CT成像的一个新的范例。
2020-10-25 eess.IV physics.med-ph
Development of a proton Computed Tomography Detector System
计算机断层扫描是对人体内异常组织进行成像的最有前途的新方法之一。断层扫描还用于在放射治疗前准确定位患者。强子疗法治疗癌症已成为最有利和安全的选择之一。为了充分利用强子疗法的优点，有必要进行强子照相。本文介绍了质子计算机断层成像系统的研制。我们的第二代质子层析成像系统由两个上游和两个下游的纤维作为活性材料和范围探测器组成的塑料反射器组成的跟踪器。我们目前的探测器系统，读出电子，数据采集系统以及整个系统的调试的细节。我们还提出了初步的结果，从测试光束的范围探测器。
2015-10-01 physics.ins-det physics.med-ph
Nonlinear ill-posed problem in low-dose dental cone-beam computed tomography
National Institute for Mathematical Sciences（国家数学科学研究所）；Yonsei University（延世大学）
本文描述了低剂量牙科锥束计算机断层扫描（CBCT）的不适定非线性逆问题的数学结构，并解释了基于深度学习的方法重建计算机断层扫描图像相对于传统正则化方法的优势。本文解释了牙科CBCT比标准计算机断层扫描更不适定的根本原因。尽管存在这种严重的不适定性，但由于其成本竞争力和低辐射剂量，对牙科CBCT系统的需求正在迅速增长。然后，我们描述了现有方法的局限性，在使用牙科CBCT数据严重损坏的金属种植体的牙齿的形态结构的准确恢复。我们进一步讨论了从CBCT数据生成的全景图像用于精确牙齿分割的有用性。我们还讨论了在CBCT图像重建中利用无辐射口腔内扫描数据作为先验信息以补偿金属植入物对数据造成的损害的可能性。
2023-03-03 cs.CV eess.IV physics.med-ph
A simple Fourier transform-based reconstruction formula for photoacoustic computed tomography with a circular or spherical measurement geometry
光声计算机断层扫描（PACT），也称为光声断层扫描，是一种新兴的成像模式，具有广泛的生物医学成像应用的巨大潜力。在本说明中，我们推导出一个混合重建公式，该公式在数学上是精确的，并对在时间频率和空间域中表示的数据函数进行运算。这个公式明确揭示了新的见解，如何追求的目标函数的空间频率分量确定的时间频率分量的数据函数测量与圆形或球形测量几何在二维和三维实现的PACT，分别。与现有的傅里叶域重构公式相比，重构公式的结构非常简单。它还产生一个简单的数值实现，是强大的和两个数量级的计算效率比过滤反投影算法。
2012-10-05 math.AP physics.med-ph
Reconstruction Algorithms for Positron Emission Tomography and Single Photon Emission Computed Tomography and their Numerical Implementation
本文利用非线性可积方程理论中的数学技术，推导了Radon变换和衰减Radon变换的解析逆变换公式，并基于三次样条近似提出了数值实现算法，通过Shepp-Logan体模测试验证了算法的准确性。
2004-12-04 cs.NA math.NA physics.med-ph
3D Wave-Equation-Based Finite-Frequency Tomography for Ultrasound Computed Tomography
超声计算机断层成像（USCT）在乳腺声学组织特性的三维定量成像方面具有很大的潜力。典型的设备包括高频换能器，这使得基于数值波传播模拟的层析成像技术在计算上具有挑战性，特别是在3D中。因此，尽管超声波的频率有限，射线理论的透射层析成像方法仍然被广泛使用。这项工作介绍了有限频率走时层析医学超声。除了在高频下的3D成像计算上易于处理之外，该方法具有两个主要优点：（1）它正确地考虑了走时测量的频率依赖性和体积灵敏度，这与离射线路径散射和衍射有关。(2)它自然能够实现平面外成像和从2D逐切片采集系统构建3D图像。我们的方法依赖于在水中的校准数据的可用性，用于线性化的正演问题，并提供互相关走时灵敏度的解析表达式。作为有限频率含量的结果，灵敏度分布在多个菲涅耳体积中，从而提供平面外灵敏度。为了提高计算效率，我们开发了一个内存效率的实现编码的雅可比算子与一维参数化，这使我们能够扩展到大规模的域的方法。我们验证我们的层析成像方法，使用实验室测量收集的二维设置的传感器，并使用圆柱对称的幻影。然后，我们证明了它的适用性，通过模拟使用相同的数据集逐层采集系统的三维重建。
2019-08-09 eess.IV physics.med-ph
Beam hardening correction of Bremsstrahlung X-ray computed tomography measurements and required measurement accuracies
本文采用Lifton的束硬化校正方法，通过模拟分析透射和厚度测量不确定度对能谱估计、校正曲线及CT重建的影响。
2025-08-11 physics.comp-ph physics.med-ph
Attenuation Correction of L-shell X-ray Fluorescence Computed Tomography Imaging
X射线荧光计算机断层成像（XFCT）是一种用于研究样品中元素空间分布的常用实验技术。某些元素的L壳XFCT灵敏度低于K壳XFCT。然而，该技术的图像重建比透射层析成像有更多的问题，其中之一是自吸收。在目前的工作中，开发了一种新的策略来处理这些问题。但对于L-shell XFCT的衰减校正研究较少，而衰减校正是获得精确重建图像的关键。我们利用已知的量和未知的感兴趣的元素浓度来表示未知的衰减图。在MLEM重建方法中，将衰减图加入到像素的贡献值中。结果表明，该方法的相对误差小于14.1%，能够很好地校正L壳XFCT。
2014-04-29 physics.ins-det physics.med-ph
X-ray computed tomography reconstruction algorithm for refractive index gradient
本文提出矢量Radon变换及其逆变换，在小角度偏转条件下利用标准圆周扫描重建三维X射线折射率梯度图，并通过实验验证了方法的准确性。
2023-09-04 physics.med-ph physics.optics
A Real-time Image Reconstruction System for Particle Treatment Planning Using Proton Computed Tomography (pCT)
质子计算机断层成像（pCT）是一种新型的医学成像模式，用于绘制感兴趣医学对象中质子相对阻止本领（RSP）的分布。与传统的X射线计算机断层成像相比，其范围不确定性裕度约为3.5%，pCT有可能提供更精确的测量，精确度在1%以内。这种效率的提高将有利于质子治疗计划和治疗前验证。最近已经开发了原型pCT成像设备，其能够快速获取头部大小的对象的低剂量质子射线照片。我们还开发了一种先进的，快速的图像重建软件的基础上分布式计算，利用并行处理器和图形处理单元。快速数据采集和快速图像重建的结合将使RSP图像在几分钟内可用，用于临床环境。我们的图像重建软件的性能进行了评估，使用的原型pCT扫描仪从几个phanimals收集的数据。
2017-07-17 cs.DC physics.med-ph
Ptychographic X-ray computed tomography of extended colloidal networks in food emulsions
扩展胶体网络是胶体食品中的一个主要结构层次，对食品的质构和流变性具有重要意义。通过获得网络的3D微观结构，可以推断材料的宏观力学性能。然而，这种方法受到缺乏合适的非破坏性的亚微米分辨率的3D成像技术。我们提出了应用于棕榈仁油为基础的水包油乳液的定量重叠X射线计算机断层成像的结果。测量在环境压力和温度下进行。以约300 nm的分辨率获得脂肪球的扩展胶体网络的3D结构。通过网络结构的图像分析，计算脂肪球的大小分布，并与以前的研究结果进行比较。为了进一步支持，重建的电子密度值在参考值的4%以内。
2016-02-11 cond-mat.soft physics.med-ph
Development of a proton Computed Tomography (pCT) scanner at NIU
我们描述的质子计算机断层成像（pCT）扫描仪在北伊利诺伊大学（NIU）与费米实验室和德里大学合作的发展。本文概述了扫描仪的主要组成部分，并详细描述了数据采集系统（DAQ）。
2013-12-13 hep-ex physics.ins-det physics.med-ph
A data transmission system for the phase contrast Xray human computed tomography prototype
由这些低Z元素引起的X射线相衬的截面远大于吸收。因此，在X射线成像领域，相移信息可以提供更好的成像对比度。在本文中，我们提出了一个数据传输系统的探测器的相位衬度X射线人体计算机断层成像原型。该系统包括3块数据采集板（DCB）和1块数据传输板（DTB）。滑环用于通过目前常用的多模光纤（MMF）将数据从转子侧传输到定子侧。在旋转器侧，3个DCB充当这些检测器的控制器。DTB的功能是存储来自3个DCB的所有图像数据，并实现与PC机的数据交换。测试表明，该系统能够满足样机的要求。
2018-06-08 physics.ins-det physics.med-ph
Generalizability issues with deep learning models in medicine and their potential solutions: illustrated with Cone-Beam Computed Tomography (CBCT) to Computed Tomography (CT) image conversion
University of Texas Southwestern Medical Center（德克萨斯大学西南医学中心）
当将在一个数据集上训练的深度学习（DL）模型应用于其他数据集时，泛化性是一个问题。训练一个在任何地方、任何时间、对任何人都有效的通用模型是不现实的。在这项工作中，我们演示了可推广性问题，然后通过使用锥束计算机断层成像（CBCT）到计算机断层成像（CT）图像转换任务作为测试床，探索基于迁移学习（TL）的潜在解决方案。以前的工作已经将CBCT转换为CT样图像。然而，所有这些工作都只研究了一个或两个解剖部位，并使用来自同一供应商的扫描仪的图像。在这里，我们研究了为一台机器和一个解剖部位训练的模型如何在其他机器和其他部位上工作。我们在从一家供应商的头部和颈部癌症患者扫描仪获取的CBCT图像上训练了一个模型，并将其应用于来自另一家供应商的扫描仪和其他疾病部位的图像。我们发现，当将经过训练的DL模型应用于来自另一个供应商的扫描仪的数据集时，泛化能力可能是这个特定应用程序的一个重要问题。然后，我们探索了三种基于TL的实用解决方案来解决这个泛化问题：目标模型，它是从零开始在目标域上训练的;组合模型，它是从零开始在源和目标域数据集上训练的;适应模型，它将训练的源模型微调到目标域。我们发现，当目标域中有足够的数据时，这三种模型都可以获得良好的性能。当目标数据集有限时，自适应模型效果最好，这表明使用微调策略将训练模型适应于看不见的目标域数据集是在临床中实现DL模型的可行且简单的方法。
2020-04-17 cs.LG eess.IV physics.med-ph
Diffuse ultrasound computed tomography for medical imaging
提出了一种用于医学成像的超声计算机断层成像（USCT）的替代方法，目的是（i）缩短具有大量发射器的设备的采集时间，（ii）消除校准步骤，以及（iii）抑制仪器噪声。该方法受地震环境场干涉法的启发，基于扩散超声波场的主动激发和通过台站间相关提取确定性走时信息。为了减少随机误差和加速收敛，系综干涉图获得的相位加权叠加的观测和计算的相关图，产生相同的实现随机源。模仿乳房成像设置，作为发射器和随机实现的数量的函数的行进时间测量的准确性可以通过分析和用于现实乳房体模的光谱元件模拟来评估。结果保证层析重建与直或X射线的方法，其中固有的随机波动的影响可以显着小于主观选择的正则化的影响。这项工作构成了第一个概念性研究和必要的前奏，未来的实施。
2022-01-24 physics.geo-ph physics.med-ph
Optimal Configuration of Proton Therapy Accelerators for Proton Computed Tomography RSP Resolution
通过患者的质子计算机断层成像（pCT）确定相对阻止本领（RSP）部分取决于对入射质子动能的了解;这些能量的不确定性又由质子源（通常是回旋加速器）确定。在这里，我们表明，减少入射质子束的能量扩散可以显着提高RSP确定pCT。我们证明，减少束流能量扩散从典型的1.0%（在70 MeV）下降到0.2%，可以实现在保罗谢勒研究所230 MeV回旋加速器成像所需的质子电流。通过模拟的pCT成像系统，我们发现这种效应导致RSP分辨率低至0.2%的材料，如皮质骨，高达1%的肺组织。当还选择射束（剩余）能量使得所使用的检测机制提供最佳RSP分辨率时，几种材料提供进一步的改进。
2021-11-04 physics.acc-ph physics.med-ph
Fourier transform based iterative method for x-ray differential phase-contrast computed tomography
临床和临床前成像中遇到的生物软组织主要由轻元素原子组成，其成分几乎均匀，密度变化很小。因此，X射线衰减成像遭受低图像对比度分辨率。相比之下，软组织的X射线相移在诊断能量范围上比X射线吸收大大约一千倍，从而在相移方面可以实现显著更高的灵敏度。在本文中，我们提出了一种新的基于傅里叶变换的迭代方法来执行X射线层析成像的折射率直接从微分相移数据。这种方法提供了明显的优势，在不完整的情况下，有噪声的数据比分析重建，特别适合于相位对比内部断层扫描，将先验知识的兴趣区域（ROI）。生物实验证明了所提出的方法的优点。
2011-06-25 physics.med-ph physics.optics
Laboratory x-ray nano-computed tomography for biomedical research
本文设计并验证了一种无需光学元件的实验室X射线纳米CT装置，证明光子计数探测器和相位对比技术能显著提升低通量下低对比度生物样品的成像质量，实现亚微米级分辨率。
2024-08-22 physics.ins-det physics.med-ph
Tensor-based formulation and nuclear norm regularization for multi-energy computed tomography
Tufts University（塔夫茨大学）
能量选择性光子计数X射线探测器的发展为计算机断层成像成像领域提供了广泛的新可能性。在完美的能量分辨率的假设下，在这里，我们提出了一个基于张量的迭代算法，同时重建每个能量的X射线衰减分布。我们使用多线性图像模型，而不是一个更标准的“堆叠向量”表示，以开发新的基于张量的正则化。具体来说，我们将多光谱未知量建模为3向张量，其中前两个维度是空间，第三个维度是能量。这种方法允许张量核范数正则化子的设计，它像它的二维的对应物一样，是多谱未知的凸函数。所得凸优化问题的解决方案是使用交替方向的乘法器（ADMM）的方法。仿真结果表明，广义张量核范数可以作为一个独立的正则化技术的能量选择性（光谱）计算机断层扫描（CT）的问题，当结合总变分正则化，它增强了正则化能力，特别是在低能量图像的噪声的影响是最突出的。
2013-07-19 cs.CV physics.med-ph
Stabilizing dual-energy X-ray computed tomography reconstructions using patch-based regularization
Tufts University（塔夫茨大学）
近年来，人们越来越关注利用计算机断层扫描（CT）中的双能量和多能量测量来表征材料特性以及物体形状。通过将场景分解成本构基函数（例如康普顿散射和光电吸收函数）来执行材料表征。虽然在物理上有很好的动机，但光电和康普顿性质的空间分布的联合恢复是非常复杂的，因为数据对康普顿散射系数比对光电吸收更敏感几个数量级，所以康普顿估计中的小误差可以在光电估计中产生大的伪影。为了解决这些问题，我们提出了一种基于模型的迭代方法，该方法使用基于补丁的正则化项来稳定光电系数的反演，并通过使用具有计算吸引力的交替方向乘法（ADMM）求解技术来解决由此产生的问题。使用商业扫描仪上获得的模拟和实验数据，我们证明了所提出的处理可以导致更稳定的材料属性估计，这应该有助于在未来的双能和多能CT系统的材料表征。
2014-03-25 cs.CV physics.med-ph
Path-based Iterative Reconstruction (PBIR) for X-ray Computed Tomography
基于模型的迭代重建（MBIR）技术在X射线CT图像重建中表现出许多优点。MBIR方法通常被建模为包括数据拟合函数和罚函数的凸优化问题。调节罚函数的强度的调谐参数值对于实现良好的重建结果是关键的，但是难以选择。在这项工作中，我们描述了两个路径搜索算法，能够有效地产生一系列的MBIR图像与不同强度的罚函数。本文提出的路径搜索算法在整个重建路径上的均方根差小于4HU，并利用高效的路径搜索算法，提出了一种基于路径的迭代重建算法（PBIR），从扫描数据和重建模型中获取完整的信息。
2015-12-08 math.OC physics.med-ph
TransCT: Dual-path Transformer for Low Dose Computed Tomography
低剂量CT在常规临床诊断评估、治疗计划等方面越来越受到重视，其可以减少对患者的X射线辐射剂量。然而，低X射线曝光引起的噪声降低了CT图像质量，进而影响临床诊断的准确性。在本文中，我们训练一个基于变换的神经网络，以提高最终的CT图像质量。具体而言，我们首先将含噪LDCT图像分解为两部分：高频（HF）和低频（LF）成分。然后，我们从LF部分提取内容特征（X_{L_c}）和潜在纹理特征（X_{L_t}），以及从HF部分提取HF嵌入（X_{H_f}）。此外，我们饲料X_{L_t}和X_{H_f}到一个修改后的Transformer与三个编码器和解码器，以获得良好的细化高频纹理特征。之后，我们将这些精细的HF纹理特征与预提取的X_{L_c}相结合，以鼓励在分段重建的帮助下恢复高质量的LDCT图像。Mayo LDCT数据集上的大量实验表明，我们的方法产生了优越的结果，优于其他方法。
2021-07-05 eess.IV physics.med-ph
Performance of Hull-Detection Algorithms For Proton Computed Tomography Reconstruction
Baylor University（贝勒大学）；California State University, San Bernardino（加州州立大学圣贝纳迪诺分校）；University of Haifa（海法大学）；Loma Linda University Medical Center（洛马林达大学医学中心）
质子计算机断层扫描（pCT）是为接受质子放射治疗的患者开发的一种新型成像方式。这项工作的目的是调查船体检测算法用于预处理的大型和稀疏的线性方程组，需要解决pCT图像重建。船体检测算法包括轮廓/空间雕刻（SC），修改轮廓/空间雕刻（MSC）和空间建模（SM）。每一个比较用于船体检测的锥束版本的滤波反投影（FBP）。用于测试这些算法的数据包括数字头部体模的模拟数据集和在Loma Linda大学医学中心使用pCT扫描仪原型获得的儿科头部体模的实验数据集。SC是最快的算法，超过FBP的速度超过100倍。FBP对噪声的存在最为敏感。正在进行的工作将集中在优化阈值参数，以定义一个快速和有效的方法，在pCT图像重建的外壳检测。
2014-02-07 cs.CV physics.med-ph
Proton Tracking Algorithm in a Pixel-Based Range Telescope for Proton Computed Tomography
质子计算机断层成像（CT）是一种原型成像模式，用于重建患者的相对阻止本领，以便更准确地计算质子治疗剂量计划中的剂量分布。重建质子CT图像所需的测量是：i）入射到成像对象上的每个初始质子矢量，ii）入射到探测器的正面上的每个质子矢量，以及iii）探测器中的每个质子的停止深度。在这项研究中，轨道重建算法是适应计划的基于像素的粒子跟踪质子CT距离望远镜，称为数字跟踪量热计（DTC）。该算法是基于跟踪方案，其中一个增长的轨道搜索更深的铺设激活像素，同时最小化累积的角度变化。该算法被施加到蒙特卡洛模拟输出的DTC，显示DTC是能够重建的轨道，并找到高达几百个同时质子轨道的深度。
2020-06-17 physics.ins-det physics.med-ph
Image Reconstruction in Cone Beam Computed Tomography Using Controlled Gradient Sparsity
针对医用CBCT中TV正则化计算量大、参数难选的问题，提出结合控制理论动态调参的高效最小化算法，实现可在临床可接受时间内运行的全自动3D重建，其稀疏度参数可通过图谱确定或直观调节。
2024-12-10 cs.NA math.NA physics.med-ph
Convex optimization problem prototyping for image reconstruction in computed tomography with the Chambolle-Pock algorithm
University of Chicago（芝加哥大学）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
本文应用Chambolle-Pock原始-对偶算法于CT图像重建中的多种凸优化问题，通过显式推导多个相关问题的算法实例，展示了该算法在快速原型设计中的潜力，并以低强度X射线乳腺CT为例进行验证。
2012-03-08 cs.NA math.NA math.OC
