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[2017年IEEE核科学研讨会与医学成像会议(NSS/MIC) - 美国佐治亚州亚特兰大(2017.10.21-2017.10.28)] 2017年IEEE核科学研讨会与医学成像会议(NSS/MIC) - 飞行时间PET的轴向傅里叶重排算法

DOI：10.1109/NSSMIC.2017.8532899 出版年份：2017 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 全三维飞行时间（TOF）PET扫描仪有望显著提升临床PET成像的图像质量。三维TOF PET成像的主要挑战在于列表模式或分箱格式的数据存储问题，以及迭代算法重建所需的耗时问题。我们此前推导了傅里叶重排与一致性方程（FORCEs），并证明三维TOF数据可通过两个一致性方程完整表征。本研究基于轴向一致性方程提出精确的三维TOF数据傅里叶重排方法，可大幅降低数据存储需求与重建时间。该轴向傅里叶重排算法从预校正的三维TOF数据出发，在无信息损失的前提下为每个横向断层估算二维TOF正弦图。针对三维TOF数据的轴向截断特性，我们提供了估算斜向TOF投影数据缺失部分的解决方案。所提出的TOF数据轴向傅里叶重排算法（axFRT）能充分利用全部三维TOF数据统计量，重排后的二维TOF数据可采用任意二维或2.5维TOF重建算法进行处理。axFRT算法支持轴向数据集独立重排，数万个此类数据集可自然适配大规模并行处理器以实现重排过程的极速加速。数值模拟表明，即使对于具有大轴向接收角的TOF PET，axFRT仍能生成精确无偏的重排正弦图。该算法特别适用于大轴向视野的三维TOF PET，在动态成像、全身或整体成像等PET应用中具有重要价值。
作者： Yusheng Li，Samuel Matej，Scott D. Metzler
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为三维飞行时间正电子发射断层扫描（3D TOF PET）数据开发精确的轴向傅里叶重排算法，在保持精度的同时减少数据存储和重建时间，尤其适用于具有大轴向接收角的扫描仪。

研究成果

轴向傅里叶重排算法（axFRT）提供了一种精确且无偏的方法，可将三维飞行时间PET数据降维至二维格式，显著降低存储和重建时间。该算法具有高度并行性，适用于大轴向接收角，因而适合动态成像和全身成像等先进PET应用场景。未来工作应聚焦于从重排数据中实现三维图像重建。

研究不足

模拟过程无噪声，且未对散射、随机事件、衰减、探测器效率差异或相互作用深度效应进行建模。该方法基于预校正数据，在某些情况下可能无法完全处理轴向截断问题。

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