CBCT投影數(shù)據(jù)去噪算法的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們需要承受的壓力越來越大，腫瘤患者也越來越多，治療腫瘤的方式也一直不斷地在更新進(jìn)步。目前，比較流行的腫瘤治療方式包含了手術(shù)治療、放射治療和化療三大類，其中放射治療作為三大腫瘤治療方式之一在治療腫瘤的過程中越來越被人們所認(rèn)可。圖像引導(dǎo)放射治療（Image Guided Radiation Therapy,IGRT）又是當(dāng)今最先進(jìn)的放射治療技術(shù)，它在進(jìn)行放射治療時(shí)充分考慮了組織器官的運(yùn)動(dòng)和擺位誤差對(duì)劑量分布變化的影響，在治

2、療過程中采用了先進(jìn)的治療設(shè)備對(duì)患者的腫瘤和正常組織器官進(jìn)行實(shí)時(shí)地監(jiān)控，根據(jù)采集到的有關(guān)圖像信息調(diào)整治療條件，實(shí)現(xiàn)位置和劑量的校正以做到精確放療，這也就是圖像引導(dǎo)放射治療。
　　錐形束計(jì)算機(jī)斷層掃描成像（Cone-Beam Computed Tomography,CBCT）技術(shù)具有實(shí)時(shí)性好、靈敏度高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到了圖像引導(dǎo)放射治療的系統(tǒng)中。然而CBCT圖像中存在的一些問題嚴(yán)重影響了圖像的質(zhì)量，比如軟組織對(duì)比度低

3、和噪聲嚴(yán)重等，其中以噪聲最為顯著。圖像質(zhì)量的下降不僅妨礙了擺位信息的準(zhǔn)確獲取，而且還不利于后續(xù)的配準(zhǔn)、分割等臨床操作。CBCT圖像中存在噪聲的多少是由X射線劑量的高低決定的，當(dāng)X射線劑量較高時(shí)可以獲取到較高質(zhì)量的CBCT圖像，但隨著X射線劑量的降低，CBCT圖像的質(zhì)量也會(huì)隨之下降。雖然提高X射線的輻射劑量可以減少噪聲的產(chǎn)生并能夠獲取較高質(zhì)量的CBCT圖像，但較高劑量X射線的輻射又會(huì)影響患者的健康狀況，最終引發(fā)放療并發(fā)癥。因此如何在較低的

4、輻射劑量下提高CBCT圖像的質(zhì)量并能夠獲取準(zhǔn)確的放療擺位信息已經(jīng)成為了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題。
　　本研究首先對(duì)常用醫(yī)學(xué)圖像的成像原理、圖像噪聲的類型及其對(duì)應(yīng)的去噪算法進(jìn)行了分析，然后重點(diǎn)研究了CBCT圖像，在分析了CBCT圖像成像原理、影響CBCT圖像質(zhì)量的因素、CBCT圖像去噪的過程以及現(xiàn)有CBCT圖像去噪算法的基礎(chǔ)上，提出了基于自適應(yīng)非局部均值的CBCT投影數(shù)據(jù)去噪算法。本研究的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：
　　(1)深入研究了CBC

5、T投影數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，并在分析噪聲估計(jì)算法的基礎(chǔ)上，提出了更適用于CBCT投影數(shù)據(jù)的噪聲標(biāo)準(zhǔn)差估計(jì)公式。此公式無論應(yīng)用于測(cè)試模體數(shù)據(jù)還是臨床投影數(shù)據(jù)，都可以對(duì)噪聲標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行有效的估計(jì)，而且使用此噪聲標(biāo)準(zhǔn)差估計(jì)公式，還可以獲得更好的去噪效果。
　　(2)本研究利用CBCT圖像的成像原理以及CBCT投影數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，在非局部均值算法的基礎(chǔ)上，對(duì)濾波強(qiáng)度的取值進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種更適合CBCT投影數(shù)據(jù)的自適應(yīng)非局部均值去噪算法。測(cè)試模體圖像