【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】錐束CT是一種先進(jìn)的成像技術(shù)，與傳統(tǒng)的多排探測器計(jì)算機(jī)斷層掃描(MDCT)相比，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、成像性質(zhì)和臨床應(yīng)用范圍上具有顯著差異，能有效降低掃描劑量，減少電離輻射損傷，已成功應(yīng)用于多個(gè)臨床領(lǐng)域。增大投影角度間隔的稀疏投影在降低輻射劑量的同時(shí)還可加快錐束CT掃描速度，減少掃描過程中成像對象移動(dòng)或形變導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)偽影。但目前商用錐束CT的標(biāo)準(zhǔn)算法對投影數(shù)據(jù)的完備性要求較高，在稀疏投影條件下，重建圖像會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的條狀偽影并伴有明顯噪聲。這一缺陷嚴(yán)重制約了錐束CT稀疏投影掃描方式在臨床中的應(yīng)用。
 

　　近日，蘇州醫(yī)工所高欣團(tuán)隊(duì)提出了一種正弦-投影圖級聯(lián)修復(fù)策略(如圖1所示)，采用兩個(gè)級聯(lián)的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)先后對正弦圖形式和投影圖形式的投影數(shù)據(jù)序列進(jìn)行修復(fù)，充分挖掘兩個(gè)域內(nèi)數(shù)據(jù)的相關(guān)性，提升稀疏投影數(shù)據(jù)序列修復(fù)質(zhì)量。同時(shí)通過通道注意力和空間注意力的融合，構(gòu)建了一種星形注意力網(wǎng)絡(luò)(如圖2所示)，能有效捕捉輸入特征圖中每個(gè)像素在三維空間中的相關(guān)性信息，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)濾除偽影及保留真實(shí)結(jié)構(gòu)的能力。圖3展示了1/4稀疏采樣條件下所提方法與公開報(bào)道先進(jìn)方法的重建結(jié)果。結(jié)果表明，在劑量減少75%的情況下，所提方法可以重建出與全劑量CT重建圖像質(zhì)量相當(dāng)?shù)腃T圖像，較其它先進(jìn)方法，在濾除偽影、保留真實(shí)結(jié)構(gòu)、降低噪聲水平等方面有顯著提升。該研究有望推動(dòng)稀疏投影錐束CT在臨床中的應(yīng)用，減少醫(yī)患輻射損傷。
 

　　相關(guān)研究成果以“StarAN: A Star Attention Network Utilizing Inter-view and Intra-view Correlations for Sparse-view Cone-beam Computed Tomography Reconstruction”為題發(fā)表于 Expert Systems With Applications (中國科學(xué)院一區(qū))。蘇州醫(yī)工所博士研究生靳鑫為論文第一作者，高欣研究員為通訊作者。該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2022YFC2408400)的支持。
 

圖1 正弦-投影圖級聯(lián)修復(fù)策略流程
 

圖2 星形注意力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖
 

　　圖3 StarAN在1/4稀疏采樣條件下口腔CT的重建結(jié)果。其中第一行為稀疏投影重建圖像(紅框內(nèi)為感興趣區(qū)域)，第二行為感興趣區(qū)域的放大圖像，第三行為稀疏投影重建圖像與全投影重建圖像的差值圖像(圖像越淡說明與金標(biāo)準(zhǔn)差異越小)