This work introduces a new efficient iterative solver for the reconstruction of real-time cone-beam computed tomography (CBCT), which is based on the Prior Image Constrained Compressed Sensing (PICCS) regularization and leverages the efficiency of Krylov subspace methods. In particular, we focus on the setting where a sequence of under-sampled CT scans are taken on the same object with only local changes (e.g. changes in a tumour size or the introduction of a surgical tool). This is very common, for example, in image-guided surgery, where the amount of measurements is limited to ensure the safety of the patient. In this case, we can also typically assume that a (good) initial reconstruction for the solution exists, coming from a previously over-sampled scan, so we can use this information to aid the subsequent reconstructions. The effectiveness of this method is demonstrated in both a synthetic scan and using real CT data, where it can be observed that the PICCS framework is very effective for the reduction of artifacts, and that the new method is faster than other common alternatives used in the same setting.


翻译:本研究提出了一种基于先验图像约束压缩感知(PICCS)正则化并利用Krylov子空间方法高效性的新型迭代求解器,用于实时锥束计算机断层扫描(CBCT)重建。特别地,我们聚焦于对同一物体进行连续欠采样CT扫描且仅存在局部变化(如肿瘤尺寸变化或手术器械引入)的场景。这在图像引导手术等应用中极为常见,其中测量量通常受限以确保患者安全。在此情况下,我们通常可假设存在来自先前过采样扫描的(优质)初始重建解,从而利用该信息辅助后续重建。通过合成扫描数据与真实CT数据的实验验证,本方法在PICCS框架下能有效减少伪影,且相较于同类常规方法具有更快的重建速度。

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