王婷婷 吴秀秀 张 煜

(南方医科大学生物医学工程学院，广州 510515)

基于分块的肺4D-CT图像超分辨率重建

王婷婷 吴秀秀 张 煜*

(南方医科大学生物医学工程学院，广州 510515)

肺4D-CT在肺癌的治疗中，对于准确定位肿瘤靶区、实现个体化精确放疗具有重要的应用价值。由于放射剂量的限制，使得肺4D-CT图像分辨率较低。提出一种基于图像分块的超分辨率重建技术，提升肺4D-CT图像的分辨率。首先，将图像分解为一系列重叠图像块；其次，利用Active Demons配准算法，自适应选取若干幅与目标图像块对应结构相似的其他相位图像块，并估计出它们之间的运动变形场；而后，采用迭代反投影(IBP)算法，重建得到高分辨率的图像块；将得到的所有高分辨率图像块拼接后，最终输出完整的高分辨率肺4D-CT图像。利用由德克萨斯安德森肿瘤中心DIR实验室采集并开放的公共数据集评价所提出的算法，该数据集由10组肺4D-CT数据组成，每组数据包含10个相位。从每组数据中，选取不同相位图像进行实验。量化评价结果表明，所提出的方法相比反投影(BP)算法、全局迭代背投影算法，图像平均梯度显著提高(反投影算法7.65±0.44，全局迭代背投影算法7.92±0.43，本算法8.92±0.50，P< 0.001)。视觉评价结果同时显示，所提出的方法能够有效消除伪影，得到结构显著增强、清晰度更高的肺4D-CT图像。

肺4D-CT；图像分块；自适应选择；超分辨率重建

引言

肺癌为全球最主要的癌症，由于其病死率高(死亡率/发病率=0.9)，所以其危害尤为显著[1]，75%～85%的患者确诊时已失去手术机会[2]。放射治疗是其有效治疗的手段之一，计算机断层摄影(computed tomography,CT)在指导放疗方面意义重大。三维计算机断层摄……