Медицина будущего

В ближайшем будущем диагностировать болезнь можно будет с помощью мобильных приложений. А первые «здоровые» приложения для Android и iOS появляются уже сегодня.

От диагноза по интернету до микросхем в таблетках...

Математическая постановка задачи рентгеновской компьютерной томографии, преобразование Радона и формулы обращения
Материалы / Средства визуализации изображений в компьютерной томографии и цифровых рентгенографических системах / Математические основы компьютерной томографии / Математическая постановка задачи рентгеновской компьютерной томографии, преобразование Радона и формулы обращения
Страница 2

1. Функция имеет непрерывную первую производную по r.

2. В узлах решетки аппроксимирующая функция совпадает с заданными отсчетами, а ее производная в этих точках равна выборочной. То есть справедливы равенства: , , здесь h = 2R/(M-1), I(r0,φj) = I(rM+1, φj) = 0, i = 1, -, M.

3. На интервале [ri, ri+1] функция есть полином третьей степени от r.

Перечисленные условия позволяют в явном виде получить коэффициенты соответствующего сплайна. Непосредственными вычислениями можно получить, что

,

где

Q(x) = Q(-x), Q(x) = 0 при |x|> 2h, h=ri+1-ri.

Функция Q(x) имеет разрывы второй производной, но модуль второй производной интегрируем, используя это обстоятельство можно показать, что свертка S0(z) = Q(x) (-1/πz2) выражается формулой (1.5.1). Непосредственными вычислениями получаем

Графики функций Q(x) и S0(z) для различных значений h представлены на рис. 1 и рис. 2.

Таким образом,

.

Заменяя в (1.5.2) S на и интеграл частной суммой, получаем f*(x, y) - приближение к функции f(x, y),

. (1.5.3)

Как уже отмечалось выше, обычно в компьютерной томографии используется метод свертки и обратного проецирования. Рассмотрим соотношение между этим методом и методом, изложенным в настоящем параграфе. Используя интегрирование по частям, свертку с обобщенной функцией 1/z2 можно заменить дифференцированием и сверткой с 1/z (преобразованием Гильберта).

То есть функцию

S(z, φ) = I(z, φ) 1/z2

можно представить в виде

S(z, φ) = Iz/(z, φ) 1/z

При построении численных алгоритмов вместо обобщенной функции 1/z или, что то же самое, интеграла в смысле главного значения, в методе свертки и обратного проецирования используют некоторую последовательность регулярных функций pА(z), сходящуюся к 1/z (в смысле обобщенных функций) при A стремящемся к бесконечности. Используя интегрирование по частям, дифференцирование переносят на функции pА(z) и таким образом получают регулярные функции, сходящиеся к 1/z2, то есть свертка с обобщенной функцией 1/z2 заменяется последовательностью сверток с регулярными функциями p/А(z).

Таким образом, шаг свертки в классическом методе можно интерпретировать следующим образом: исходные данные аппроксимируются ступенчатой функцией и осуществляется свертка с регулярной функцией, являющейся приближением к обобщенной функцией 1/z2.

В методе настоящего параграфа исходные данные аппроксимируются более гладкими функциями - сплайнами 3-го порядка. Это позволяет точно вычислить свертку с обобщенной функцией 1/z2, причем в явном виде.

Шаг обратного проецирования соответствующий интегрированию свертки в обоих алгоритмах одинаков.

При использовании алгоритмов в реальных ситуациях важно уметь оценивать влияние шумов на точность получаемых приближений. Наличие явного выражения для аппроксимирующей функции позволяет вычислить дисперсию ошибки в любой точке при фиксированных δr, δφ θ известных статистических характеристиках шума. Для случая независимого, аддитивного, стационарного шума ξ (z) можно сделать следующее замечание. Рассмотрим процесс η, являющийся сверткой с 1/z2 процесса ξ. Спектральная плотность этого линейного преобразования есть |λ|. Для спектральных плотностей процессов ξ и η получаем соотношение f η (λ) = |λ|2fξ (λ). Δисперсия процесса η конечна, если интегрируема fη (λ), ςо есть процесс ξ дифференцируем в среднеквадратическом. Для того, чтобы свертка выражалась формулой (1.5.1), на процесс ξ нужно наложить дополнительные условия, потребовав, например, чтобы выборочные функции с вероятностью единица имели конечную вторую производную.

Страницы: 1 2 3

Смотрите также

Хламидийные инфекции
Инфекционным заболеваниям, вызываемым бактерией Chlamidia trachomatis (хламидиозам) до последнего времени удивительным образом не уделяли внимания, хотя в США, как теперь стало известно, хла ...

Повествовательные отчеты
Автоматизированные системы ведения истории болезни нередко предлагают средства формирования специализированных отчетов, например по нагрузочным тестам или спирометрии (оценке дыхательного объема ле ...

Крипторхэктомия
В хирургии крипторхизма альтернативой операции низведения яичка в мошюнку выступает первичная крипторхэктомия. Хирурги относительно редко прибегают к такому решению, если только нет тотальной атрофи ...





Витаминоподобные вещества

Easy to start Еще около 10 соединений имеют витаминоподобные свойства и играют ключевые роли в обменных клеточных процессах организма.

Читать дальше...

Рациональное питание

Россия имеет низкую культуру знаний в отношении питания. Они основаны на традиционных подходах без учета новаторства.

Читать дальше...

Минеральные вещества и их значение

Native RTL Support Минеральные вещества относятся к незаменимым факторам питания и должны в определенных количествах постоянно посту­пать в организм.

Читать дальше...