基于狀態(tài)空間理論的PET圖像重建方法研究.pdf

1、正電子發(fā)射斷層成像（positron emission tomography,簡稱PET）是一種活體功能性成像，它通過光子對的探測，投影數(shù)據(jù)處理以及圖像重建，獲取反映人體內(nèi)新陳代謝情況的圖像，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像、臨床檢查、療效評價(jià)、藥物開發(fā)和生物科學(xué)研究領(lǐng)域。
　　為了滿足實(shí)際應(yīng)用中對PET成像質(zhì)量越來越高的要求，作為PET成像關(guān)鍵技術(shù)之一的重建方法也在不斷地改進(jìn)。本文從PET圖像重建方法出發(fā)，結(jié)合已有的狀態(tài)空間重建體系，針對目

2、前重建方法中存在的模型不準(zhǔn)確、重建速度慢的問題，提出相應(yīng)的解決方法，本文的主要工作如下:
　　1.PET重建圖像的質(zhì)量在很大程度上依賴于模型的準(zhǔn)確性，但現(xiàn)有的PET圖像重建方法對噪聲處理一刀切、過于簡化，以至很難真實(shí)刻畫PET的投影噪聲。為此，本文提出了基于約束濾波的PET圖像重建方法。該方法分析了PET成像原理與投影數(shù)據(jù)獲得過程，將投影噪聲描述為混合噪聲，以便充分利用與噪聲相關(guān)的所有可能信息。其優(yōu)點(diǎn)在于，無論噪聲統(tǒng)計(jì)特性是否與真

3、實(shí)的噪聲匹配，該方法都能保證PET重建圖像的質(zhì)量，仿真結(jié)果表明:該方法能有效地抑制噪聲刻畫失真對PET圖像重建結(jié)果的影響。
　　2.由于PET的投影矩陣受到多種復(fù)雜物理因素的影響，很難獲得其精確的投影矩陣，本文分析了這些因素的隨機(jī)性，提出了基于最優(yōu)線性隨機(jī)濾波的PET圖像重建方法。該方法將投影矩陣中的誤差建模為觀測方程中的乘性噪聲，以估計(jì)值均方誤差最小為目標(biāo)對PET圖像進(jìn)行重建。仿真實(shí)驗(yàn)表明:當(dāng)投影矩陣存在誤差時(shí)，該方法比卡爾曼濾