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
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
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
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
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
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
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
Visual Quality Enhancement in Optoacoustic Tomography using Active Contour Segmentation Priors
Technische Universität München（慕尼黑工业大学）；Helmholtz Zentrum Munich（慕尼黑亥姆霍兹中心）
生物医学图像的分割对于研究和表征解剖结构、检测和评估病理组织是必不可少的。已经进一步示出，通过考虑成像区域中的激励场和组织特性的不均匀性，分割增强了许多断层成像模态中的重建性能。这在光声层析成像中特别相关，其中光学和声学组织特性中的不连续性，如果不适当地考虑，可能导致成像性能的劣化。光声图像的有效分割通常受到大解剖结构的相对低的固有对比度的阻碍，这进一步受到一些常用断层成像配置的有限角度覆盖的损害。在这里，我们分析了活动轮廓模型的横截面光声断层扫描的边界分割的性能。分段掩模被用来构建一个两室模型的声学和光学参数的成像组织，这是随后用来提高图像重建例程的准确性。建议的分割和建模方法的性能展示在组织模仿幻影和小动物成像实验。
2016-04-11 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
Bone Segmentation in Contrast Enhanced Whole-Body Computed Tomography
Mater Misericordiae University Hospital（圣母仁慈大学医院）
骨区域的分割允许在CT成像中增强诊断、疾病表征和治疗监测。在对比度增强的全身扫描中，准确的自动分割特别困难，因为低剂量全身协议降低了图像质量，并且当依赖于像素强度的差异时，使得对比度增强的区域更难以分离。本文概述了一种具有新的预处理技术的U-网络架构，基于训练数据的窗口化和S形激活阈值选择的修改，以成功地从低剂量对比增强全身CT扫描中分割骨骨髓区域。该方法在两个内部数据集和一个外部测试数据集上分别实现了0.979，0.965和0.934的平均Dice系数。我们已经证明，适当的预处理对于区分骨和造影剂是很重要的，并且可以在有限的数据下获得良好的结果。
2020-08-13 cs.LG eess.IV physics.med-ph
Automatic Segmentation of the Optic Nerve Head Region in Optical Coherence Tomography: A Methodological Review
University of Coimbra（科英布拉大学）；Erasmus MC（伊拉斯姆斯大学医学中心）；KU Leuven（鲁汶大学）；University of Porto（波尔图大学）；Centro Hospitalar e Universitário São João（圣若昂大学医院中心）；University Hospitals UZ Leuven（鲁汶大学医院）
视神经乳头代表视神经的眼内部分（ONH），其易于被眼内压损伤。光学相干断层扫描（OCT）的出现，使新的视神经乳头参数，即筛板（LC）的深度和曲率的评价。与布鲁赫膜开口最小边缘宽度一起，这些似乎是有前途的视神经乳头参数，用于诊断和监测视网膜疾病，如青光眼。尽管如此，这些光学相干断层扫描衍生的生物标志物大多是通过手动分割提取的，这是耗时的，容易产生偏差，从而限制了它们在临床实践中的可用性。OCT扫描中视神经乳头的自动分割可以进一步改善目前青光眼和其他疾病的临床管理。本综述总结了OCT中ONH自动分割的最新技术水平。PubMed和Scopus用于进行系统评价。还纳入了其他数据库（IEEE、Google Scholar和ARVO IOVS）的其他作品，共纳入27项审查研究。对于每种算法，都仔细分析了方法、用于验证的数据集的大小和类型以及各自的结果。结果表明，基于深度学习的算法为分割ONH（包括LC）的不同结构提供了最高的准确性、灵敏度和特异性。然而，缺乏共识的分割区域的定义，提取的参数和验证方法已被观察到，突出的重要性和需要的标准化方法ONH分割。
2021-09-06 cs.CV eess.IV 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
Stride: a flexible platform for high-performance ultrasound computed tomography
先进的超声计算机断层成像技术，如全波形反演，在数学上具有挑战性，并且比传统的超声成像方法在计算上更昂贵。这种计算和算法的复杂性，以及该领域缺乏开源库，代表了阻止这些技术普遍采用的障碍，减缓了研究的步伐并阻碍了可重复性。因此，我们开发了Stride，这是一个开源Python库，用于解决大规模超声断层扫描问题。一方面，Stride提供了高级界面和工具，用于表达医学超声断层扫描中遇到的优化问题的类型。另一方面，这些高级抽象与高性能波动方程求解器和可扩展的并行化例程无缝集成。波方程求解器自动生成使用Devito，域特定的语言，并通过自定义的演员为基础的库马赛克提供的并行化例程。通过一系列的例子，我们展示了如何大步可以处理现实的断层扫描问题，在2D和3D，提供直观和灵活的界面，从本地多处理环境扩展到一个多节点的高性能集群。
2022-05-18 eess.SP physics.app-ph physics.comp-ph
Primal-Dual UNet for Sparse View Cone Beam Computed Tomography Volume Reconstruction
University of Magdeburg（马格德堡大学）
在本文中，原始-双重UNet稀疏视图CT重建修改适用于锥束投影和执行重建的整个体积，而不是切片。实验结果表明，在仅使用23个投影的情况下，该方法的PSNR比直接FDK重建提高了10 dB，比改进的原始-对偶网络提高了近3dB。所提出的网络不是优化的wrt。存储器消耗或超参数，而仅仅用作概念的证明，并且限于低分辨率投影和体积。
2022-05-11 cs.CV cs.LG eess.IV
Prescanning Assembly Optimization Criteria for Computed Tomography
本文提出基于权重矩阵主成分与条件数的 CT 预扫描装配优化准则，可自动确定最佳样品位置，显著降低重建误差、噪声与伪影，并节省扫描时间、剂量和成本。
2023-09-29 eess.IV physics.ins-det physics.med-ph
Physics-/Model-Based and Data-Driven Methods for Low-Dose Computed Tomography: A survey
Sichuan University（四川大学）；Fudan University（复旦大学）；Shanghai Center for Brain Science and Brain-Inspired Technology（上海脑科学与类脑研究中心）；Rensselaer Polytechnic Institute（伦斯勒理工学院）
自2016年以来，深度学习（DL）已经推进了断层扫描成像，取得了显着的成功，特别是在低剂量计算机断层扫描（LDCT）成像方面。尽管受到大数据的驱动，但LDCT去噪和纯端到端重建网络通常会遇到黑箱性质和不稳定性等主要问题，这是在低剂量CT应用中应用深度学习方法的主要障碍。一个新兴的趋势是将成像物理和模型集成到深度网络中，从而实现基于物理/模型和数据驱动元素的混合。这种混合方法的影响力越来越大。本文系统地回顾了基于物理/模型的数据驱动LDCT方法，总结了损失函数和训练策略，评估了不同方法的性能，并讨论了相关问题和未来发展方向。
2023-03-25 cs.LG eess.IV eess.SP
Full-field fluorescence computed tomography (F3CT) using a calibrated virtual cone-beam pinhole geometry
University of Manchester（曼彻斯特大学）；Diamond Light Source（钻石光源）；The ESRF - European Synchrotron（欧洲同步辐射装置）；STFC-UKRI, Rutherford Appleton Laboratory（STFC-UKRI，拉瑟福·阿普顿实验室）；RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；Monash University（莫纳什大学）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）
该研究提出基于同步辐射的F3CT技术，结合针孔光阑与能量分辨二维探测器，经两阶段校准-重建工作流程实现三维元素Mapping，可用于生物、地质样本成像，为三维X射线荧光成像及关联断层扫描提供新方案。
2026-08-31 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph physics.ins-det
