利用噪声等价图像和深度学习方法对低剂量CT降噪

• 作者: 杨碧凝 刘宇翔 陈辛元 朱冀 曹莹 门阔
• 来源期刊: 中华放射医学与防护杂志
• 关键词: 低剂量CT 噪声等价图像 深度学习 降噪 放疗模拟定位
• 年，卷（期）: 2022,（5）
• 所属期刊栏目: 放射治疗
• 页码范围: 355-360
• 页数: 6页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3760/cma.j.cn112271-20211228-00499

摘要

目的:研究在常规剂量扫描情况下模拟低剂量CT图像的方法，以此生成训练数据集中与常规剂量CT具有对应关系的低剂量CT图像，并建立深度学习模型，用于低剂量CT图像的降噪。方法:使用Philip Brilliance CT Big Bore模拟定位机，其不同算法重建的CT图像具有不同的噪声水平，其中iDose4算法噪声较大，而全模型迭代重建技术(iterative model reconstruction，IMR)噪声较小。提出一种以等价噪声水平重建图像替代低剂量CT图像的方法。常规剂量和低剂量CT的曝光量分别采用250和35 mAs。分别扫描CTP712均匀模块，用IMR算法重建低剂量CT图像，用不同降噪水平的iDose 4算法重建常规剂量CT图像，并根据噪声分布从中找出低剂量CT的噪声等价图像。随后，用常规剂量和噪声等价CT图像配对训练循环一致性生成对抗网络(cycle-consistent adversarial networks，CycleGAN)，使用模体测试该方法对真实低剂量CT噪声的改善程度。 结果:用iDose 4 level 1重建的常规剂量CT图像可替代IMR重建的低剂量CT图像。低剂量扫描可降低86%的辐射剂量。使用CycleGAN模型降噪后，对于均匀模块，降噪幅度为45%；对于CIRS-SBRT 038模体的脑、脊髓和骨等处，噪声值分别降低了50%，13%和7%。 结论:等价噪声水平重建图像可用于替代低剂量CT图像训练深度学习网络，在避免受检者受照剂量增加的同时，减少图像噪声，提高图像质量。