數(shù)字乳腺層析成像投影數(shù)據(jù)優(yōu)化及校正技術(shù)研究.pdf

1、數(shù)字乳腺層析(Digital Breast Tomosynthesis，DBT)成像技術(shù)是以傳統(tǒng)體層攝影幾何原理為基礎的新型體層成像技術(shù)，其主要以平板探測器數(shù)據(jù)采集及動態(tài)成像等特性為依托，運用與傳統(tǒng)數(shù)字乳腺X線攝影設備類似的壓迫板，將乳腺組織均勻擠壓到探測器平面上，減少組織結(jié)構(gòu)重疊。在數(shù)據(jù)采集過程中，探測器保持靜止，X線源圍繞壓迫乳腺以某一個限定角度做弧形運動，采集有限角度內(nèi)低劑量投影數(shù)據(jù)，回顧性地重建與探測器平面平行的任意斷層層面的圖

2、像。
　　相比于二維投照下的傳統(tǒng)數(shù)字乳腺X線攝影技術(shù)，DBT成像技術(shù)更好的利用了組織結(jié)構(gòu)的三維特性，其重建的斷層圖像有效避免了因腺體結(jié)構(gòu)重疊造成的病灶掩蓋的“假陽性”問題，提高圖像的“可見度”，尤其對邊緣輪廓、微小鈣化點的顯像更具優(yōu)勢。而相比于計算機斷層成像技術(shù)(Computed Tomography,CT)的全角度數(shù)據(jù)采集方式，有限角度范圍內(nèi)低劑量投影數(shù)據(jù)的獲取將有效降低總輻射劑量，提高斷層圖像的對比度分辨率。總的來說，這種新型

3、實用的斷層成像模式，既克服了傳統(tǒng)數(shù)字乳腺X線攝影技術(shù)因組織結(jié)構(gòu)重疊所帶來的影響，又避免了CT成像中投影劑量過大的問題，降低了輻射劑量對人體的損傷，可以預計，DBT成像技術(shù)在乳腺癌的篩查及診斷中均有相當廣泛的應用前景。
　　由于受到DBT成像技術(shù)特有的成像幾何及乳腺軟組織結(jié)構(gòu)囊腫及鈣化點等特殊性的制約，易造成重建圖像質(zhì)量的退化;受層間偽影的影響易造成組織結(jié)構(gòu)模糊程度增加，影響臨床的診斷與治療。受限于設備所使用的平板探測器性能因素，易

4、造成暗電流現(xiàn)象、光場不均勻分布、響應曲線不一致現(xiàn)象等，直接影響投影數(shù)據(jù)的質(zhì)量，從而導致重建圖像形成多種偽影，如環(huán)形偽影、條狀偽影等。囿于上述，本文擬針對DBT成像技術(shù)限角成像的幾何特性，開展投影數(shù)據(jù)角度優(yōu)化的策略研究，主要包括乳腺數(shù)字體模仿真、系統(tǒng)矩陣校正以及投影角度分布情況對成像質(zhì)量影響的研究;同時針對平板探測器投影數(shù)據(jù)采集過程性能缺陷，開展投影數(shù)據(jù)校正對DBT重建圖像質(zhì)量的影響研究，具體總結(jié)如下:
　　1.仿真了一套三維數(shù)字乳

5、腺體模，并基于DBT成像特有的成像幾何對傳統(tǒng)迭代重建所使用的系統(tǒng)矩陣進行校正。而后，仿真生成該體模有限角度的投影數(shù)據(jù)，使用聯(lián)合代數(shù)迭代重建(Simultaneous Algebraic Reconstruction Technique，SART)的方法對仿真投影數(shù)據(jù)進行重建，比較判斷重建斷層圖像與原始仿真體模的一致性，驗證校正后用于DBT成像的投影算子的準確性。
　　2.研究投影數(shù)據(jù)角度分布情況對DBT成像質(zhì)量的影響。擬基于DBT

6、現(xiàn)有的成像模式及圖像重建方法，設計實驗方案判斷投影數(shù)據(jù)在不同角度范圍、同角度范圍不同投影數(shù)量及同角度范圍不同角度間隔分布狀態(tài)下對DBT成像圖像質(zhì)量的影響。使用基于Huber先驗的懲罰加權(quán)最小二乘(Penalized Weighted Least-Squares，PWLS)迭代重建模型，對實驗仿真的投影數(shù)據(jù)進行斷層重建。
　　3.改進并實現(xiàn)了DBT圖像采集過程中的投影數(shù)據(jù)校正方式，針對平板探測器的投影數(shù)據(jù)校正過程開展研究。參考傳統(tǒng)探