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2.3 PET/US:衰减校正与降噪

本节作为“重建前处理”的补充:用 PET 的衰减校正(attenuation correction) 串起功能成像的定量逻辑,同时概览 超声的噪声/伪像与降噪

说明:这里先把“为什么要做、做什么、怎么评估”讲清楚;工程实现与更深入推导会在后续迭代补全。


2.3.1 PET:为什么必须做衰减校正?

PET 的 γ 光子在体内传播会被组织吸收/散射,导致探测到的符合事件减少:

  • 不校正:深部结构会“偏暗”,SUV 等定量指标会系统性偏低
  • 校正后:不同体位/不同个体之间可比性更强,也更利于纵向随访

常见策略:

  • PET-CT:用 CT 生成 μ-map(线性衰减系数图),并进行能量映射/尺度变换
  • PET-MRI:通过分割/atlas/UTE 等方式估计 μ-map(更具挑战)

2.3.2 PET:衰减校正与重建的关系

工程上通常把它看成重建管线中的一个“必要输入”:

  • 输入:投影/符合计数(sinogram / list-mode)、系统矩阵、μ-map(或其等价表示)
  • 输出:校正后的定量图像(SUV、动态参数等)

同时别忘了:衰减校正只是定量的一部分,常见还包括散射校正、随机符合校正、死时间校正、归一化等。


2.3.3 超声:噪声与伪像(为什么看起来“糙”)

超声图像常见现象:

  • 散斑噪声(speckle):相干成像导致的颗粒感
  • 阴影/增强:强反射或低衰减区域引起的能量分布变化
  • 混响(reverberation):多次反射导致的条纹
  • 折射/旁瓣:几何与波束特性带来的伪像

这些会影响:边界定位、分割稳定性、以及下游定量测量(例如血流谱参数)。

2.3.4 超声:降噪的基本思路

  • 传统滤波:中值、各向异性扩散、双边滤波等(在保边与平滑之间权衡)
  • 模型/学习方法:自监督去噪、扩散模型、针对 speckle 的特定损失与增强策略

在第5章(深度学习后处理)会结合具体任务(分割/分类)讨论“降噪是否真的有益”,以及如何避免“把病灶也抹掉”。


2.3.5 推荐阅读与下一步

  • PET 物理与定量:先把“衰减→定量偏差→校正”这条因果链吃透
  • 第1章模态回顾
    • PET/SPECT:/guide/ch01/01-modalities/05-pet
    • 超声:/guide/ch01/01-modalities/04-ultrasound
  • 第4章实战:后续会在 case study 里把一个“带指标评估”的小流程跑通(PSNR/SSIM 见 4.4

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