Uma forma analítica de correção de artefatos de anel para tomografia computadorizada baseada em otimização de domínio de gradiente direcional

Resumo Contexto O artefato de anel é um problema comum na Tomografia Computadorizada (TC), que pode levar a diagnósticos e planos de tratamento imprecisos. Ele pode ser causado por diversos fatores, como imperfeições do detector, grelhas anti-dispersão ou outros filtros não uniformes colocados no feixe de raios X. Correções baseadas em física para essa não uniformidade da fonte de raios X e do detector, em geral, não conseguem eliminar completamente os artefatos de anel. Portanto, há uma necessidade de um método robusto que possa remover efetivamente os artefatos de anel no domínio da imagem enquanto preserva detalhes. Objetivo Este estudo visa desenvolver um método eficaz para remover artefatos de anel de imagens de TC reconstruídas. Métodos O método proposto começa convertendo a imagem de TC reconstruída, contendo artefatos de anel, em coordenadas polares, transformando assim esses artefatos em faixas. A variação total relativa é utilizada para extrair a informação estrutural geral da imagem. Para a restauração eficiente de detalhes intrincados, introduzimos a Otimização de Domínio de Gradiente Direcional (DGDO) e projetamos funções objetivas que utilizam tanto o gradiente da imagem quanto sua estrutura geral. Subsequentemente, apresentamos um algoritmo analítico eficiente para minimizar essas funções objetivas. A imagem obtida através da DGDO é então transformada de volta em coordenadas cartesianas, finalizando o processo de correção de artefatos de anel. Resultados Através de uma série de experimentos sintéticos e do mundo real, demonstramos de forma eficaz a habilidade do nosso método proposto na correção de artefatos de anel enquanto preserva detalhes intrincados em imagens de TC reconstruídas. Em uma comparação direta, nosso método exibiu qualidade visual superior em comparação com várias abordagens anteriores. Esses resultados ressaltam o notável potencial da nossa abordagem para melhorar a qualidade geral e a utilidade clínica da imagem de TC. Conclusões O método proposto oferece uma solução analítica para remover artefatos de anel de imagens de TC enquanto preserva detalhes. Como os artefatos de anel são um problema comum na imagem de TC, esse método tem alto valor prático na área médica. O método proposto pode melhorar a qualidade da imagem e reduzir a dificuldade do diagnóstico de doenças, contribuindo assim para um melhor atendimento ao paciente.