多先验信息约束的低剂量CPCT优质成像方法研究

The three-dimensional cerebral hemodynamic parameters can be quickly and accurately obtained via cerebral perfusion CT (CPCT) examination. It can provide the accurate information for rapid diagnosis of acute stroke. However,the CPCT examination needs to continuously perform repeated scans in a region of interested, and the associated x-ray radiation dose is extremely increased over that used in conventional CT examination. Thus, reducing the radiation dose has been a key problem to be solved in CPCT imaging. This project intends to ensure high-quality low-dose CPCT imaging via multiple-prior information,the highlights includes: (1) building accurate CPCT system model with the related knowledge; (2) building the multi-prior information constrained CPCT image reconstruction with the developed system model; (3) building the hemodynamic parameter estimation models and evaluation to obtain accurate CPCT diagnostic information.

脑灌注CT（Cerebral Perfusion CT，简称CPCT）成像可以快速准确无创地获取三维脑血流参数，继而为急性脑卒中病人的快速诊断提供宝贵的影像信息。然而，CPCT检查需要对脑部进行连续动态容积扫描，导致患者接受的X射线辐射剂量较常规CT检查极度增加。为使CPCT检查更具临床生命力，控制其辐射剂量已经成为CPCT成像领域亟待解决的关键性课题。本项目拟在保证临床诊断图像质量的前提下，重点开展多先验信息约束的低剂量CPCT优质成像方法研究，主要研究内容包括：（1）基于相关知识工程，构建低剂量CPCT系统模型；（2）基于低剂量CPCT系统模型，构建多先验信息约束的低剂量CPCT迭代重建模型；（3）基于CPCT序列图像，开展脑血流参数鲁棒估计模型构建及其影像分析与评价，以期获得准确优质的CPCT诊断信息。

脑灌注CT（Cerebral Perfusion CT，简称CPCT）成像可以快速准确无创地获取三维脑血流动力学参数，继而为急性脑卒中病人的快速诊断提供宝贵的影像信息。然而，CPCT检查需要对脑部进行连续动态容积扫描，导致患者接受的X射线辐射剂量较常规CT检查显著增加。为使CPCT检查更具临床生命力，控制其辐射剂量已经成为CPCT成像领域亟待解决的关键性课题。本项目以多年来在低剂量CT成像领域的理论和技术积累为基础，按照研究计划，重点研究通过降低管电流或者管电压来实现低剂量CPCT优质成像的图像重建和准确的脑血流动力学参数估计。基于CPCT成像的特点，本项目构建了低剂量CPCT成像系统模型，为低剂量CPCT图像重建提供重要的理论基础。考虑到CPCT序列图像之间丰富的结构冗余信息，分别提出了多种先验信息约束的低剂量CPCT图像优质重建模型，并发展了已有的图像重建模型优化算法。为了获取准确的脑血流动力学参数图像，本项目提出了基于低秩稀疏先验的脑血流动力学参数估计方法，为临床医生对脑卒中的快速诊断和治疗提供依据。