Reconstrucción precisa de imágenes en tomografía computarizada de doble energía con datos de rango angular limitado utilizando un método de dos pasos
Autores: Chen, Buxin; Zhang, Zheng; Xia, Dan; Sidky, Emil Y.; Gilat-Schmidt, Taly; Pan, Xiaochuan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Reconstrucción precisa de imágenes en tomografía computarizada de doble energía con datos de rango angular limitado utilizando un método de dos pasos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Tomografía computarizada de doble energía
Rangos angulares limitados
Endurecimiento del haz
Artefactos de imagen
Descomposición de dominio de datos
Variación total direccional.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
La tomografía computarizada de doble energía (DECT) con exploraciones en rangos angulares limitados (LARs) puede permitir reducciones en el tiempo de exploración y la dosis de radiación, y evitar posibles colisiones entre las partes móviles de un escáner y el objeto examinado. Los efectos de endurecimiento del haz (BH) y LAR son dos fuentes de artefactos de imagen en DECT con datos LAR. En este trabajo, investigamos un método de dos pasos para corregir tanto los artefactos BH como LAR con el fin de obtener una reconstrucción de imagen precisa en DECT con datos LAR. A partir de datos LAR de baja y alta kVp en DECT, primero utilizamos un algoritmo de descomposición en el dominio de datos (DDD) para obtener datos base LAR con el efecto BH no lineal corregido. Luego desarrollamos y adaptamos un algoritmo de variación total direccional (DTV) para reconstruir a partir de los datos base LAR obtenidos imágenes base con el efecto LAR compensado. Finalmente, utilizando las imágenes base reconstruidas, creamos imágenes monocromáticas virtuales (VMIs) y estimamos cantidades físicas como concentraciones de yodo y números atómicos efectivos dentro del objeto examinado. Realizamos estudios numéricos utilizando dos fantasmas digitales de diferentes niveles de complejidad y tipos de estructuras. Los datos LAR de baja y alta kVp se generan a partir de los fantasmas en ambos LAR de arco único (SA) y LAR de dos arcos ortogonales (TOA) que van de a . La inspección visual y la evaluación cuantitativa de las VMIs obtenidas revelan que el método de dos pasos propuesto puede producir VMIs en las que se reducen los artefactos BH y LAR, y se mejora la precisión de la estimación de cantidades físicas. Además, en relación con las exploraciones SA y TOA con el mismo LAR total, se muestra que este último produce imágenes y estimaciones de cantidades físicas más precisas que el primero. Investigamos un método de dos pasos que combina los algoritmos DDD y DTV para corregir tanto los artefactos BH como LAR en la reconstrucción de imágenes, produciendo VMIs precisas y estimaciones de cantidades físicas, a partir de datos LAR de baja y alta kVp en DECT. Los resultados y conocimientos adquiridos en el trabajo sobre la reconstrucción precisa de imágenes en DECT LAR pueden dar lugar a una mayor comprensión y conocimientos sobre el diseño práctico de configuraciones de exploración LAR y procedimientos de reconstrucción para aplicaciones DECT.
Descripción
La tomografía computarizada de doble energía (DECT) con exploraciones en rangos angulares limitados (LARs) puede permitir reducciones en el tiempo de exploración y la dosis de radiación, y evitar posibles colisiones entre las partes móviles de un escáner y el objeto examinado. Los efectos de endurecimiento del haz (BH) y LAR son dos fuentes de artefactos de imagen en DECT con datos LAR. En este trabajo, investigamos un método de dos pasos para corregir tanto los artefactos BH como LAR con el fin de obtener una reconstrucción de imagen precisa en DECT con datos LAR. A partir de datos LAR de baja y alta kVp en DECT, primero utilizamos un algoritmo de descomposición en el dominio de datos (DDD) para obtener datos base LAR con el efecto BH no lineal corregido. Luego desarrollamos y adaptamos un algoritmo de variación total direccional (DTV) para reconstruir a partir de los datos base LAR obtenidos imágenes base con el efecto LAR compensado. Finalmente, utilizando las imágenes base reconstruidas, creamos imágenes monocromáticas virtuales (VMIs) y estimamos cantidades físicas como concentraciones de yodo y números atómicos efectivos dentro del objeto examinado. Realizamos estudios numéricos utilizando dos fantasmas digitales de diferentes niveles de complejidad y tipos de estructuras. Los datos LAR de baja y alta kVp se generan a partir de los fantasmas en ambos LAR de arco único (SA) y LAR de dos arcos ortogonales (TOA) que van de a . La inspección visual y la evaluación cuantitativa de las VMIs obtenidas revelan que el método de dos pasos propuesto puede producir VMIs en las que se reducen los artefactos BH y LAR, y se mejora la precisión de la estimación de cantidades físicas. Además, en relación con las exploraciones SA y TOA con el mismo LAR total, se muestra que este último produce imágenes y estimaciones de cantidades físicas más precisas que el primero. Investigamos un método de dos pasos que combina los algoritmos DDD y DTV para corregir tanto los artefactos BH como LAR en la reconstrucción de imágenes, produciendo VMIs precisas y estimaciones de cantidades físicas, a partir de datos LAR de baja y alta kVp en DECT. Los resultados y conocimientos adquiridos en el trabajo sobre la reconstrucción precisa de imágenes en DECT LAR pueden dar lugar a una mayor comprensión y conocimientos sobre el diseño práctico de configuraciones de exploración LAR y procedimientos de reconstrucción para aplicaciones DECT.