Simultaneous deblurring and iterative reconstruction of CBCT for image guided brain radiosurgery
Notice bibliographique
Résumé
Abstract One of the limiting factors in cone-beam CT (CBCT) image quality is system blur, caused by detector response, x-ray source focal spot size, azimuthal blurring, and reconstruction algorithm. In this work, we develop a novel iterative reconstruction algorithm that improves spatial resolution by explicitly accounting for image unsharpness caused by different factors in the reconstruction formulation. While the model-based iterative reconstruction techniques use prior information about the detector response and x-ray source, our proposed technique uses a simple measurable blurring model. In our reconstruction algorithm, denoted as simultaneous deblurring and iterative reconstruction (SDIR), the blur kernel can be estimated using the modulation transfer function (MTF) slice of the CatPhan phantom or any other MTF phantom, such as wire phantoms. The proposed image reconstruction formulation includes two regularization terms: (1) total variation (TV) and (2) nonlocal regularization, solved with a split Bregman augmented Lagrangian iterative method. The SDIR formulation preserves edges, eases the parameter adjustments to achieve both high spatial resolution and low noise variances, and reduces the staircase effect caused by regular TV-penalized iterative algorithms. The proposed algorithm is optimized for a point-of-care head CBCT unit for image-guided radiosurgery and is tested with CatPhan phantom, an anthropomorphic head phantom, and 6 clinical brain stereotactic radiosurgery cases. Our experiments indicate that SDIR outperforms the conventional filtered back projection and TV penalized simultaneous algebraic reconstruction technique methods (represented by adaptive steepest-descent POCS algorithm, ASD-POCS) in terms of MTF and line pair resolution, and retains the favorable properties of the standard TV-based iterative reconstruction algorithms in improving the contrast and reducing the reconstruction artifacts. It improves the visibility of the high contrast details in bony areas and the brain soft-tissue. For example, the results show the ventricles and some brain folds become visible in SDIR reconstructed images and the contrast of the visible lesions is effectively improved. The line-pair resolution was improved from 12 line-pair/cm in FBP to 14 line-pair/cm in SDIR. Adjusting the parameters of the ASD-POCS to achieve 14 line-pair/cm caused the noise variance to be higher than the SDIR. Using these parameters for ASD-POCS, the MTF of FBP and ASD-POCS were very close and equal to 0.7 mm −1 which was increased to 1.2 mm −1 by SDIR, at half maximum.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».