动态与 4D CT
动态与 4D CT 是指重建在采集过程中发生变化的物体,得到的是一组随时间变化的图像,而不是单个静态体数据。变化可以是周期性的,比如呼吸相关 4D-CBCT 和心脏 CT 中的呼吸与心跳;也可以是非周期性的,比如对比剂灌注和原位材料实验。
难点在于每个时间点只能看到一小部分投影。以按时相分箱的 4D-CBCT 为例,每个呼吸时相只用大约十分之一的视角重建,会产生严重的条纹;而忽略运动又会让图像变得模糊。
方法包括结合先验图像约束(PICCS)和时空正则化的呼吸分选、估计形变场的运动补偿重建,以及逐扫描的连续时间表示,例如带运动形变的隐式神经场和 4D 高斯溅射。SPARE 挑战赛为稀疏视角 4D-CBCT 提供了统一的基准。
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入门推荐
如果你刚接触这个主题,可以先读这几篇;由维护者挑选。
- Respiratory Correlated Cone Beam CT (Med Phys, 2005)
呼吸相关 CBCT,是按时相分箱的 4D-CBCT 的起点。 - Prior Image Constrained Compressed Sensing (PICCS): A Method to Accurately Reconstruct Dynamic CT Images from Highly Undersampled Projection Data Sets (Med Phys, 2008)
先验图像约束压缩感知(PICCS),利用由全部数据得到的先验,从极少视角重建每一帧。 - SPARE: Sparse-view reconstruction challenge for 4D cone-beam CT from a 1-min scan (Med Phys, 2019)
SPARE 挑战赛论文,在统一的一分钟扫描基准上比较稀疏视角 4D-CBCT 方法。 - Dynamic CT Reconstruction From Limited Views With Implicit Neural Representations (ICCV, 2021)
结合参数化运动场的隐式神经表示,用于有限视角 4D-CT,无需训练数据。 - X2-Gaussian: 4D Radiative Gaussian Splatting for Continuous-Time Tomographic Reconstruction (ICCV, 2025 · code)
基于动态高斯溅射的连续时间 4D CT,从投影中自监督学习呼吸运动,附代码。
论文
全部 24 篇,按时间倒序。
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数据集、基准与工具库
目录中任务或标签与本主题相符的条目。
- SPARE 4D-CBCT (官方页面) · 数据集 — Projection + image. 用于呼吸运动分辨重建的胸部四维锥束 CT;动态 CBCT 的参照基准。
- SPARE Challenge (官方页面) · 基准 — 从一分钟扫描重建胸部四维锥束 CT。首个被广泛采用的呼吸分辨动态 CBCT 基准;由悉尼大学 Image X 研究所主办。
- TomoPhantom · 工具库 — 解析式的二维/三维/四维体模生成,配合正投影,用于受控的重建实验。(学习资源一节亦收录。)
指南
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