基于周期交错投影采样的低剂量脑卒中CT优质成像新方法研究

One-stop-shop stroke examination quickly and accurately obtaining 3D cerebral blood flow parameters and vascular thrombosis information is an excellent representative of imaging examination. However, stroke CT examination needs to continuously perform repeated volume scans on a region of interest of head, and then the associated x-ray radiation dose is extremely increased over that used in conventional CT examination. Thus, for stroke CT imaging more vitality, controlling the radiation dose is a key topic area to be solved. The project intends to ensure diagnostic image quality under the premise, to carry out research of new methods of high-quality low-dose stroke CT imaging based on period alternating projection sampling scheme, the highlights include: (1) building a novel period alternating projection sampling scheme for cerebral perfusion CT scans, which provides a new CT system model for ultra-low-dose stroke CT imaging; (2) building several cerebral perfusion CT enhanced sequential projections calibration models and image reconstruction models under the new scan scheme, which are expected to realize accurate and robust ultra-low-dose cerebral perfusion CT imaging; (3) building perfusion parameter and angiography estimation models and their analysis and evaluation, in order to obtain an accurate stroke CT diagnostic information.

脑卒中CT一站式检查可以快速准确无创地获取三维脑灌注血流动力学参数与责任血管血栓信息，是影像学检查的杰出代表。然而，脑卒中CT检查需对脑部进行连续动态容积扫描，辐射剂量较常规CT大幅增加。囿于此，为使脑卒中CT检查更具临床生命力，控制其辐射剂量已成为CT领域亟待解决的关键性课题。本项目拟在保证诊断用影像质量前提下，全力开展基于周期交错投影采样的低剂量脑卒中CT优质成像新方法研究，其重点包括：（1）源于相关知识工程，构建基于周期交错投影采样的脑灌注CT扫描新模式，为（超）低剂量脑卒中CT成像提供全新的数据采集系统模型；（2）结合新扫描模式，构建脑灌注CT增强序列投影数据校正模型与图像迭代重建模型，以期实现准确、鲁棒的（超）低剂量脑灌注CT优质成像；（3）源于新方法重建的脑灌注CT增强序列图像，开展灌注血流参数与血管造影鲁棒估计新模型构建及其影像学分析与评价，以期获得准确的脑卒中CT诊断信息。

脑卒中CT一站式检查可以快速准确无创地获取三维脑灌注血流动力学参数与责任血管血栓信息，是影像学检查的杰出代表。然而，脑卒中CT检查需对脑部进行连续动态容积扫描，辐射剂量较常规CT大幅增加。囿于此，为使脑卒中CT检查更具临床生命力，控制其辐射剂量已成为CT领域亟待解决的关键性课题。本项目以课题组多年来在低剂量CT成像领域的科研积累为基础，按照项目研究计划，重点研究了基于周期交错投影采样、降低管电流或稀疏角度扫描等脑灌注扫描方式以实现低剂量脑灌注CT优质成像的图像重建方法，主要包括通过分析脑灌注CT成像特点，采用精准的系统建模、统计分析与临床实验等手段，构建了低剂量脑灌注CT投影数据方差估计表达式，为低剂量脑灌注CT图像重建提供重要的数据基础；从脑灌注CT图像后处理及统计迭代重建层面分别提出了相应的低剂量脑灌注CT优质成像新模型，为灌注定量参数成像提供了高质量的灌注序列图像；基于重建的脑灌注序列图像，构建了定量参数成像的去卷积鲁棒模型，实现了低剂量扫描条件下脑灌注CT定量精准成像；上述成像新模型均给出了相应的模型优化求解算法，以适用于工程应用；本项目中提出的多项低剂量脑灌注CT成像新技术已申报国家发明专利，部分成果已在国内CT设备企业进行初步技术转化。在本项目资助下，课题组共发表SCI收录期刊论文29篇，发表国际会议论文26篇，申报国家发明专利15项，授权10项，登记软件版权4项，培养或协助培养博士生10人、硕士生18人，已毕业博士8人、硕士11人，培养中青年学术带头人4人，其中1人由讲师晋升为教授，1人由讲师晋升为副教授，1人毕业入站博士后晋升为副研究员，2人毕业进入高校工作后由讲师晋升为副教授，超额完成了项目既定目标。