日前,永利3885网站智能计算与交叉科学团队王连芳(研究生)、陈章玲博士、刘志方博士、李雨桐博士、常慧宾研究员及其合作者在《Inverse Problems》发表了题为“Nonconvex weighted variational metal artifacts removal via convergent primal-dual algorithms”的学术论文。
随着医疗技术的进步和新型医用金属材料的不断创新和发展,医疗植入物的需求不断增加,例如骨科植入物、牙科填充物、和冠状动脉支架。但高密度金属假体的存在会使重建的 CT 图像严重退化,导致解剖结构信息丢失,同时伪影的结构可能与某种病灶相似,从而引发误诊等医疗事故。该论文提出一种新的非凸加权变分方法校正金属伪影。不同于常规的使用金属轨迹掩膜的二值化权函数,该方法根据金属伪影在不同区域强度差异,设计了自适应权重,以实现区域性差异化修复从而优化重建效果。进一步采用非凸的正则化强化边界的对比度,引入图像的有界性约束进一步提升重建精度。基于全变差的预对偶形式,设计了两类有效且全局收敛的一阶原对偶算法求解上述非凸模型。大量数值实验结果验证了该方法的有效性(图1,图2),特别在预分割不准确的情况下,所提出的算法的重建精度得到显著提升。此外,所提出的全分裂算法比当前最具代表性的重加权JSR算法相比,计算速度平均提升两倍。
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该项成果是永利3885网站智能计算与交叉科学团队与首都师范大学赵云松教授、李宏伟教授合作共同完成。该研究获得国家自然科学基金面上项目(12271404,62201384,12301545,和11871372),天津自然科学基金项目(23JCYBJC00180),北京自然科学基金项目(Z210003),永利3885网站博士基金(52XB2013)和天津研究生研究创新项目(2022SKY257)的资助。
论文链接: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6420/ad2694