3D均值中值濾波參數對3D有序子集期望最大化重建圖像的影響

甄琰明，張金銘，曲桂紅，袁 波，趙書俊

[1.鄭州大學物理學院(微電子學院)，河南 鄭州 450001；2.北京大基康明醫療設備有限公司，北京 100176]

PET是核醫學領域中比較先進的成像技術，其圖像重建算法可分為解析法和迭代法。針對不同算法對PET圖像質量的影響已有較多研究[1]。濾波反投影(filter back projection， FBP)算法[2]重建圖像偽影較多，相比有序子集期望最大化(ordered subsets expectation maximization，OSEM)算法圖像質量較差[3-4]。臨床PET圖像重建多采用OSEM算法[5]。由于放射性藥物低劑量和欠采樣等原因，采集到的投影數據(正弦圖)經常被噪聲嚴重污染而影響重建圖像質量[6]。為提高重建圖像質量，可在圖像重建后、正弦圖中或基于迭代統計的重建過程中進行噪聲平滑。在正弦圖中進行濾波處理計算效率高，無需過多修改已有機器配置，并能在重建圖像中產生均勻的各向同性采樣分辨率。MOKRI等[7-8]提出3D均值中值濾波器能有效去除噪聲，并保持圖像的邊緣，但并未討論濾波參數選擇及不同濾波參數對重建圖像的影響。本研究根據投影數據梯度分布直方圖確定濾波參數的選取范圍，從中等間隔地均勻選取一組濾波參數，對投影數據進行3D均值中值濾波，利用開源斷層圖像重建(software for tomographic image reconstruction， STIR)軟件[9-10]中的3D OSEM算法重建濾波后投影數據，以視覺和定量方法評估濾波參數對3D OSEM重建圖像的影響。

1 原理與方法

1.1 仿真數據 采用ECAT 962 PET掃描儀，利用分析模擬軟件(ASIM)[11]模擬維度為288(radial bins)×144(angular views)×239(slices)的3D PET模體數據[12]，并根據米歇爾圖(Michelogram)對其進行組合排列[13]，對包括600萬真實符合事件、600萬隨機符合事件和210萬散射符合事件在內的數據進行過衰減校正和軸向歸一化校正。……