3.5 Пакеты прикладных программ

3.5 Пакеты прикладных программ

Для обработки и интерпретации результатов медицинской томографии разработаны специальные пакеты прикладных программ вычислительной томографии (например, пакет TOPAS-VICRO).

Задача томографии (эмиссионной и трансмиссионной) заключается в восстановлении по измеренным в разных направлениях интегральным проекциям объекта локальной внутренней структуры объекта. Различают две постановки задачи: двумерная и трехмерная. Для вычисления модельных синограмм и томограмм используется библиотека двумерных и трехмерных элементарных фантомов, из которых суммированием и вычитанием можно конструировать составные фантомы. Имеются элементарные фантомы: трехмерные эллипсоиды вращения с постоянной и переменной плотностью внутри (гауссовский и параболический законы изменения плотности), эллиптические конус и цилиндр постоянной плотности, параллелепипед. Пакет программ обеспечивает генерацию и наброс случайного шума на проекции, сглаживание модельного или экспериментального шума. Осуществляется двумерная визуализация исходных проекций (синограмм) или полученного решения – томограмм. При этом строятся одномерные графики любого горизонтального или вертикального сечения изображения;

Решение задач одномерной деконволюции базируется на таких компонентах, как одномерный фурье- и вэйвлет анализ и фильтрация внешних или внутренних (томограмма) матриц, двумерный фурье-анализ томограмм или внешних изображений, одномерное сглаживание и/или дифференцирование по строкам или столбцам изображений. Результаты реконструкции сохраняются в графических, текстовых, или бинарных форматах.

Некоторые примеры обработки данных реального эксперимента по просвечиванию физических фантомов рентгеновским излучением приведены ниже.

1. Двумерный блок

Пример реконструкции модельной томограммы и синограммы дан на Рис.20.

1.1 Три параболоида, параллельные проекции, 36 направлений, 255 детекторов на каждой проекции.

1.2 Два эллипса, 513×513, 15 направлений, 513 детекторов; исходный уровень гауссовского шума — 1.5.

Другие способы представления той же томограммы: поверхность и контура.

3.5 Пакеты прикладных программ 3.5 Пакеты прикладных программ
3.5 Пакеты прикладных программ 3.5 Пакеты прикладных программ

Рис.20. Реконструкция модельной томограммы и синограммы

2. Трехмерный блок

Спиральная (винтовая) геометрия сканирования: Томография вытянутых объектов

Модель 2.1 тонкостенный цилиндр, внутри которого 9 маленьких кубика и 73 цилиндрика.

3.5 Пакеты прикладных программа) 3.5 Пакеты прикладных программб) 3.5 Пакеты прикладных программв)

Рис.21 Изображения реконструкции модели №2.1. Шаг спирали 0.0556, количество витков 90, радиус 3.0, число проекций 450, размерность каждой 193×193 а) исходная модель, б) алгоритм FBP; в) алгоритм ART

2.2 Модель Дефриза: 51 цилиндр

3.5 Пакеты прикладных программа) 3.5 Пакеты прикладных программб) 3.5 Пакеты прикладных программв)

Рис.22. Изображения реконструкции модели №2.2 (модель Дефриза). Шаг спирали 1.0, количество витков 5, радиус 5.0, число проекций 450, размерность каждой 193×193 а) исходная модель; б) алгоритм FBP в) алгоритм ART