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如何花最少的钱造一台CT?

2019-1-10 08:15 阅读: 204 评论: 0 编辑: ygzx1
[导读]自第一台扫描仪于20世纪70年代商业化以来,X射线计算机断层扫描(CT)已成为不可或缺的医学成像工具。然而,CT体积庞大,缺乏移动性,并且对于发展中国家的许多医疗机构来说太昂贵。种种情况促使研究人员开发适用于 ...
自第一台扫描仪于20世纪70年代商业化以来,X射线计算机断层扫描(CT)已成为不可或缺的医学成像工具。然而,CT体积庞大,缺乏移动性,并且对于发展中国家的许多医疗机构来说太昂贵。种种情况促使研究人员开发适用于发展中国家、战区、受灾地区以及农村地区诊所的低成本移动CT扫描仪。
(扫描架构两种扫描仪设计垂直(左)和水平定位患者)
和重庆大学的刘丰林教授合作,由 Rensselaer Polytechnic Institute的王革教授领导的研究小组利用新颖数据采集技术和图像重建技术提出了两个扫描系统。模拟结果表明,两个分别为垂直和平行的扫描仪是可行的,系统成本估计分别约为50,000美元和100,000美元。
与传统的旋转CT扫描仪不同,新方法使用位于患者两侧的X射线源和探测器的线性平移来获取完全或截断的数据集。当扇形或锥形光束源平行移动时,在相反方向上移动探测器,因此系统在一系列位置获取数据。该技术通过advanced reconstruction methods 消除对精确旋转的龙门架和昂贵的滑环的需求来降低成本。滑环是使得机架能够在扫描期间高速旋转的装置。
传统的断层摄影图像重建对于截断的投影数据集是不适当的并且将导致低质量的图像。相反,研究人员建议使用内重建扫描法 - 一种先前由王革教授、俞恒永教授、Ye Yang bo教授以及他们的合作者开发的方法,用于从稀疏采样数据重建图像,结合压缩感知来重建患者体内的感兴趣区域,而不是整个轴向切片。在理论方面,他们和北大的杨建生教授、katsevich教授等合作获得一系列的理论结果。
仅通过与ROI相关联的投影数据来理论精确且稳定地重建感兴趣区域(ROI)的内重建思想。(a)完整投影的全区重建(经典成像几何),(b)截断投影的内部ROI重建(内部问题),在no约束的环境中没有独特的解决方案,(c)和(d)分别假定已知子区域和稀疏条件,理论上精确和稳定的内重建。
研究人员使用虚拟心脏模型的模拟扫描,使用围绕患者均匀间隔的一个,两个或三个平移subsystems来评估系统的性能。使用两个或三个平移重建的图像远远优于从单个平移构建的图像。
线性扫描方法的关键是权衡扫描持续时间越长。时间越长,其运动伪影的可能性越大。研究人员估计,使用水平扫描仪设计腹部扫描需要10秒左右,但使用更智能的重建算法可以最大限度地减少伪影。王革教授说:“低成本CT并不一定意味着低性能。”
研究人员致力于建造一个水平扫描原型机并使用大型动物进行试验。未来的研究包括优化扫描方式和图像处理,以及可折叠便携式原型机的设计。

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