上海交大研究论文登年度亮点论文

　　

生物通报道：来自上海交大生物医学工程系的研究人员创造性地提出了三源马鞍线锥形束CT的快速精确重建算法。这项研究对于发展高精度、快速锥形束心脏CT具有重要指导意义和实用价值。这一研究成果公布在医学物理领域的国际一流期刊《Phys. Med. Biol (PMB)》杂志上。

这篇文章被评为Phys. Med. Biol2009年年度亮点论文，Phys. Med. Biol亮点论文论文代表了该年度发表在PMB上的最好的成果和极高质量的特色研究。

领导这一研究的是上海交大生物医学工程系赵俊教授，其曾主持过国家863高科技计划目标导向型项目“虚拟外翻可视化关键技术及在胃肠道肿瘤诊断中的应用”、国家自然科学基金项目“基于多源多螺旋锥形束的Micro-CT快速精确成像理论”等，目前是IEEE Transactions on Medical Imaging、Medical Physics等期刊审稿人。

传统的心血管影像检查技术主要包括透视，X线摄影，超声心动，核医学检查和心导管造影术。前者空间分辨率低，图像质量差，难以对病变进行全面评价。心导管造影一直被作为“金标准”，但其为有创性检查，有一定危险性，且费用昂贵，使其广泛应用受到制约。近十年来，随着CT及MRI设备及软件的不断进步，心血管系统的CT及MRI成像技术方兴未艾，成为影像领域研究的热点之一。

心脏CT检查是各种CT检查中最复杂的一种，这种检查能查心脏的大体形态，瓣膜钙化，冠状动脉钙化、心包钙化及积液等情况。因为被广泛的用于心脏检查。

在这篇文章中，研究人员提出了一种三源马鞍线锥形束CT的快速精确重建算法，这种方法将X射线源在对称的位置做了一个圆，每个源轨迹就是一个马鞍曲线，然后分析单一来源中的三源情况，这些曲线分成四个部分，每组都包含了三个不同数据段。

研究人员还进行了数学模拟，证明了这种三源马鞍线锥形束CT的快速精确重建算法，他们发现这种方法能有效的获得高分辨率成像，尤其是对于心脏成像和小动物成像。因此这项研究对于发展高精度、快速锥形束心脏CT具有重要指导意义和实用价值。

目前，赵俊教授正依托上海交大Med-X研究院的同步辐射光源研究平台，进一步研究利用高质量的同步辐射X光开发高端的CT成像方法和技术，争取将研究成果尽快在临床医学影像学中得到应用。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Exact image reconstruction with triple-source saddle-curve cone-beam scanning
Yang Lu, Jun Zhao and Ge Wang Phys. Med. Biol. 54 2971-2991

In this paper, we propose an exact shift-invariant filtered backprojection (FBP) algorithm for triple-source saddle-curve cone-beam CT. In this imaging geometry, the x-ray sources are symmetrically positioned along a circle, and the trajectory of each source is a saddle curve. Then, we extend Yang's formula from the single-source case to the triple-source case. The saddle curves can be divided into four parts to yield four datasets. Each of them contains three data segments associated with different saddle curves, respectively. Images can be reconstructed on the planes orthogonal to the z-axis. Each plane intersects the trajectories at six points (or three points at the two ends) which can be used to define the filtering directions. Then, we discuss the properties of these curves and study the case of 2N + 1 sources (N ≥ 2). A necessary condition and a sufficient condition are given to find efficient curves. Finally, we perform numerical simulations to demonstrate the feasibility of our triple-source saddle-curve approach. The results show that the triple-source geometry is advantageous for high temporal resolution imaging, especially important for cardiac imaging and small animal imaging.

作者简介：

赵俊，副教授，系副主任，上海交通大学生物医学工程专业博士，硕士生导师。2006.9至2007.3，作为访问学者赴美国University of Iowa放射系、电气及计算机工程系开展合作研究。中国生物医学工程学会生物信息与控制分会委员，中国医学影像研究会工程分会理事，中国电子学会高级会员，上海市生物医学工程学会生物医学信息专业委员会副主任，IEEE member。主持国家863高科技计划目标导向型项目“虚拟外翻可视化关键技术及在胃肠道肿瘤诊断中的应用”、国家自然科学基金项目“基于多源多螺旋锥形束的Micro-CT快速精确成像理论”、“基于马鞍线轨迹的多源锥形束心脏CT重建方法研究”、上海市科委纳米专项“DNA‘分子 手术’系统的研制”子课题“生物纳米图像的分析与处理”，作为主要研究人员参加了国家自然科学基金项目“基于语义和内容的医学图像检索理论的研究”、上海市科技发展基金项目“立体X-CT的研究”、中法国家级合作项目“计算机辅助外科手术中导航和被动多眼定位器的研究”、美国NIH项目等项目的研究。2005年27届IEEE生物医学工程学会国际年会Track Chair。IEEE Transactions on Medical Imaging、Medical Physics等期刊审稿人。国家精品课程“生物医学图象处理”主讲，为本科生和研究生主讲过“生物医学图像处理”、“医学图像处理”、“CT原理”、“随机信号处理”、“科技英语”等课程。2004年获上海市教学成果一等奖、上海交通大学教学成果特等奖，2003年获上海交通大学生命学院优秀教师奖，2005年上海交通大学优秀教师奖（周徐锦芝奖）。发表学术论文30余篇。专利申请20项。