Study on the Radiation Dose Distribution of Abdominal CT Scans Based on Dose Simulation Humans
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摘要:
目的：本研究旨在通过利用剂量模拟人系统性地测量和分析腹部CT扫描在腹部以及体表关注部位的辐射剂量分布，并提供相关数据，以便评估患者的辐射风险并制定个性化的辐射保护策略。方法：本研究使用剂量模拟人模拟常规临床腹部CT扫描过程，选取剂量模拟人42个组织检测点和8个体表位点分别指代躯干部位主要器官和体表主要关注部位；使用RGD-3B热释光测量仪测量人体躯干部主要脏器及体表关键部位的受照剂量水平。结果：根据剂量模拟人实验数据分析，胃部受照剂量最大，为15.9 mGy，其次是肾脏和胰腺部位，分别为15.7 mGy和14.4 mGy。肾上腺、胆囊和肝左叶的受照剂量分别为14.3、13.2和12.9 mGy。除上述器官外，其余部位的受照剂量均小于6.9 mGy；体表关注部位的受照剂量测量结果显示左侧眼晶状体受照剂量为0.017 mGy，右侧眼晶状体为0.029 mGy；甲状腺部位的受照剂量左右侧分别为0.062 mGy和0.057 mGy；乳腺部位左侧和右侧的受照剂量分别为1.71 mGy和1.58 mGy；左右侧性腺部位的受照剂量分别为0.145 mGy和0.090 mGy；乳腺下缘作为CT扫描时临近皮肤的入射部位，显示出皮肤入射剂量水平为1～2 mGy。结论：在腹部CT扫描过程中，胃部、肾脏和胰腺的辐射剂量最高；尽管体表敏感部位的受照剂量较低，但甲状腺、性腺和晶状体等部位的辐射量仍高于其他体表组织。这些结论提示工作人员在特定高剂量区域可能仍需进一步防护，以减少潜在的辐射危害。
Abstract:Objective: This study aimed to systematically measure and analyze the radiation dose distribution in the abdomen and specific areas of interest on the body surface during abdominal CT scans using a dose simulation phantom, providing relevant data to assess patient radiation risks and to develop personalized radiation protection strategies. Methods: The study simulated routine clinical abdominal CT using a dose simulation phantom. Forty-two tissue detection points and eight surface points on the phantom were selected to represent major organs in the trunk and key areas of concern on the body surface. RGD-3B thermoluminescence was used to measure the dose level of the main organs and key parts of the body surface. Results: Experimental data from the dose simulation phantom were analyzed and indicated that the stomach received the highest radiation dose at 15.9 mGy, followed by the kidneys and pancreas, at 15.7 mGy and 14.4 mGy, respectively. The doses for the adrenal glands, gallbladder, and left lobe of the liver were 14.3, 13.2, and 12.9 mGy, respectively. All other areas received doses < 6.9 mGy. Surface area dose measurements showed that the left and right eye lens received a dose of 0.017 and 0.029 mGy, respectively. The dose for the thyroid was 0.062 mGy and 0.057 mGy on the left and right sides, respectively. The doses to the left and right breasts were 1.71 mGy and 1.58 mGy, respectively. The gonads received doses of 0.145 mGy and 0.090 mGy on the left and right sides, respectively. The skin entry dose at the lower edge of the breast, which is near the skin during CT scans, was between 1 and 2 mGy. Conclusion: During abdominal CT, the stomach, kidneys, and pancreas received the highest radiation doses. Although the radiation dose of sensitive areas on the body surface is lower, that in the thyroid, gonads, and lens remain higher than that in other surface tissues. These findings suggest that workers may need further protection in specific high-dose areas to reduce potential radiation hazards.
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Keywords:
- CT /
- absorbed dose /
- phantom
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由于采集成本、坏道、噪声、地形等诸多因素的影响，实际的地震数据往往会出现缺失道和野值道[1-2]，这些不规则或稀疏的地震数据，给地震数据的处理与解释工作造成了一定的困扰[3-4]，因此不完整、不规则数据的数据重构对于地震数据处理具有重要意义[5-6]。常用的地震数据重构方法有基于信号变换重构法[7-8]、基于预测滤波重构法[9-10]、基于波动方程重构法[11-12]等。其中基于信号变换重构方法是将地震数据从时间域转换到变换域，再根据变换域内信号的特征进行重构，计算结果比较稳健，得到了广泛的应用[13-15]。
基于压缩感知理论，在地震数据大量缺失的情况下恢复出地震数据[16-17]，可以转化为一个稀疏优化问题，相继出现了基于该理论的多种迭代阈值方法[18-19]。而凸集投影法（project onto convex sets，POCS）由Bregman提出，可以很好地与各种变换域相结合，被应用于地震数据的重构及数据规则化领域[20-23]。Gao等[24-25]基于傅里叶变换及POCS法对不规则缺失地震道进行重构，对线性或拟线性同相轴比较好，但是对弯曲同相轴则需分窗口处理；刘国昌等[26]将POCS法与曲波变换相结合，可以更好地对弯曲同相轴进行恢复；Yang等[27]和Wang等[28]从收缩阈值（iterative shrinking threshold，IST）算法的角度推导出POCS公式，进而比较了两种方法的重构效果的异同，并得出了POCS硬阈值重构效果较好的结论；王本锋等[29]和张华等[30]提出了基于Jitter采样理论的曲波域实现地震数据重构，有效地提高了计算效率；冯飞等[31]、张良等[32]、闫海洋等[33]将Shearlet变换与POCS算法结合起来，在动校正预处理后对地震数据进行重构，增强了地震数据在Shearlet域的稀疏性，有效地解决了假频问题。另一方面阈值函数的选取对于地震数据重构效果产生较大影响，王本锋等[29]、余江奇[34]等、张入化等[35]都对阈值函数进行对比分析，其中指数阈值函数比线性阈值参数效果好。Curvelet域对于曲线同相轴具有较好的重构效果，但是对于线性直达波的恢复方面能力较弱，并且相对其它地震波场（反射波、多次散射波等）直达波的能量较强，使其在迭代重构地震数据的过程中产生较强的干扰噪音。
本文在前人研究的基础上，将直达波及上部空白区域作为约束，对迭代算法进行改进，实现基于先验信息约束的Curvelet域地震数据POCS插值方法（prior project onto convex sets，PPOCS）。该算法可以有效地保留直达波等信息，且可以有效地压制其在迭代后期产生的噪音，保持重构地震波场高信噪比与高精度的特征。最后，通过对简单及复杂速度模型正演地震炮记录的稀疏数据重构测试与实际地震采集炮记录的野值去噪测试，讨论基于先验信息约束的Curvelet域PPOCS方法的优势。
1. 理论方法
1.1 压缩感知理论
压缩感知（compressive sensing，CS）是一种寻找欠定线性系统的稀疏解的技术。对于完整的数据
${\boldsymbol{ D}} $ 可以在$ {\boldsymbol{\varPhi }}$ 域表示：$$ {\boldsymbol{D}}_{{}}^{} = {\boldsymbol{\varPhi}} {\boldsymbol{x}} \text{，} $$ (1) 其中
$ {\boldsymbol{\varPhi}} \in {R^N} $ 为变换域的基函数向量，$ {\boldsymbol{x}} $ 为变换域系数向量，向量$ {\boldsymbol{x}} $ 中非零元素的个数可以表示为$ {\left\| x \right\|_{\text{0}}} = M $ ，若$ M < < N $ ，则数据${\boldsymbol{ D}} $ 可以在${\boldsymbol{ \varPhi }}$ 域稀疏表示。由于采集条件的限制以及后续地震处理中废炮、废道的剔除，致使地震数据不规则或稀疏：
$$ {\boldsymbol{D}}_{{{\text{obs}}}}^{} = {{\boldsymbol{P}}_{}}{\boldsymbol{D}} \text{，} $$ (2) 其中
$ {{\boldsymbol{D}}_{{\text{obs}}}} $ 为观测的不规则或稀疏数据，$ {\boldsymbol{D}} $ 为要恢复的完整数据，$ {{\boldsymbol{P}}_{}} $ 为采样矩阵。将式（2）代入式（1），可以写为：
$$ {\boldsymbol{D}}_{{{\text{obs}}}}^{} = {\boldsymbol{P}}{\boldsymbol{\varPhi}} {\boldsymbol{x}} = {\boldsymbol{Kx}} \text{，} $$ (3) 其中，
$ {\boldsymbol{K}} $ 为$ M \times N $ 的矩阵，称为测量矩阵。地震数据重构就是由不完整数据$ {\boldsymbol{D}}_{{{\text{obs}}}}^{} $ 和采样矩阵$ {\boldsymbol{K }}$ 恢复、重构出完整$ {\boldsymbol{x}} $ 的过程。如果$ {\boldsymbol{x}} $ 可以重构出来，则可以得到完整的地震数据${\boldsymbol{ D}} $ 。由于式（3）的求解是不适定的，考虑到
$ {\boldsymbol{D}} $ 在$ {\boldsymbol{\varPhi }}$ 域的稀疏性，采用稀疏促进策略，构建如下目标泛函：$$ \min \Big(J(x)_{{{\text{obs}}}}^{}\Big) = \frac{1}{2}\big\| {{{\boldsymbol{D}}_{{\text{obs}}}} - {\boldsymbol{Kx}}} \big\|_2^2 + \tau {\big\| {\boldsymbol{x}} \big\|_0} \text{，} $$ (4) 其中
$ \tau $ 为域系数向量的阈值。对于式（4）发展了一系列的迭代求解算法，其中基于阈值收缩法（IST）的凸集投影（POCS）方法在解决地震数据重构的方法中具有较好的效果[27]。1.2 凸集投影
利用阈值收缩求解方程（4）的地震数据重构的公式为：
$$ {\boldsymbol{x}}_{}^{k + 1} = {S_{{\tau _k}}}\bigg( {{x^k} + {{\boldsymbol{K}}^{\mathrm{T}}}\left( {{{\boldsymbol{D}}_{{\text{obs}}}} -{\boldsymbol{ K}}{{\boldsymbol{x}}^k}} \right)} \bigg),\;\;\;\;k = 1,2,\cdots,{{n}} \text{，} $$ (5) 其中，
$ {\boldsymbol{x}}_{}^{k + 1} $ 为${\boldsymbol{k}}+1 $ 次迭代所得到变换域系数向量，$ {{\boldsymbol{K}}^{\mathrm{T}}} $ 为测量矩阵的逆变换，$ {{n}} $ 为迭代的总次数。阈值函数
$ S $ 一般分为硬阈值函数和软阈值函数，Yang等[27]比较了两种阈值函数，认为硬阈值重构效果较好，因此本文采用硬阈值函数：$$ {S_{{\tau _k}}}({x_i}) = \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}} {{x_i}{\text{ }}\;\;\left| {{x_i}} \right| \geq {\tau _k}} \\ {0{\text{ }}\;\;\left| {{x_i}} \right| < {\tau _k}} \end{array}} \right. \text{，} $$ (6) 其中，
$ {\tau _k} $ 为第k次的门槛阈值，其随着迭代次数不同而变化。利用式（1）、式（5）可以改写为：$$ \begin{aligned} \;&\quad\qquad{\boldsymbol{{\boldsymbol{D}}}}_{}^{k + 1} = {\boldsymbol{\varPhi}} {{\boldsymbol{x}}^{k + 1}} {\text{ }} = {\boldsymbol{\varPhi}} {S_{{\tau _k}}}\left( {{{\boldsymbol{\varPhi}} ^{\mathrm{T}}}{{\boldsymbol{D}}^k} + {{\Big({\boldsymbol{P}}{\boldsymbol{\varPhi}} \Big)}^{\mathrm{T}}}\Big({{\boldsymbol{D}}_{{\text{obs}}}} - {\boldsymbol{P}}{{\boldsymbol{D}}^k}\Big)} \right)=\\ & {\boldsymbol{\varPhi}} {S_{{\tau _k}}}\bigg( {{{\boldsymbol{\varPhi}} ^{\mathrm{T}}}{{\boldsymbol{D}}^k} + {{\boldsymbol{\varPhi}} ^{\mathrm{T}}}\Big({{\boldsymbol{P}}^{\mathrm{T}}}{{\boldsymbol{D}}_{{\text{obs}}}} - {{\boldsymbol{P}}^{\mathrm{T}}}{\boldsymbol{P}}{{\boldsymbol{D}}^k}\Big)} \bigg) ={\boldsymbol{\varPhi}} {S_{{\tau _k}}}\Bigg( {{{\boldsymbol{\varPhi}} ^{\mathrm{T}}}\bigg( {{{\boldsymbol{D}}^k} + \left( {{{\boldsymbol{D}}_{{\text{obs}}}} - {\boldsymbol{P}}{{\boldsymbol{D}}^k}} \right)} \bigg)} \Bigg){\text{ }} \end{aligned} 。 $$ (7) 通过公式（7）可以得到POCS的迭代公式：
$$ {\boldsymbol{D}}_{}^{k + 1} = {{\boldsymbol{D}}_{{\text{obs}}}} + \left( {{\boldsymbol{I}} - {\boldsymbol{P}}} \right){\boldsymbol{\varPhi}} {S_{{\tau _k}}}\left( {{{\boldsymbol{\varPhi}} ^{{{\mathrm{T}}}}}{{\boldsymbol{D}}^k}} \right) \text{，} $$ (8) 其中，
${\boldsymbol{I }}$ 是单位对角阵。由于式（8）在迭代中考虑了观测炮集的信息，因此其在重构地震数据的过程中，在收敛速度和重构精度方面POCS方法都要高于IST的迭代方法。曲波域对于曲线具有较好的重构效果，但是对于线性直达波的恢复方面能力较弱，并且相对于其它地震波场（反射波、多次散射波等）直达波的能量较强，使其在迭代重构地震数据的过程中产生较强的干扰噪音，影响重构效果。在重构过程中将直达波进行切除处理，再进行数据恢复，然而有些直达波与反射波等波场耦合在一起，并且直达波及早至波在后期处理中，尤其在速度反演中具有重要作用。本文利用先将炮记录直达波区域基本拉平，利用式（8）先进行重构直达波等部分迭代重构地震数据，将变换域的炮记录反变换得到重构的直达波炮集；将其作为约束进行重构，可以有效地压制其在迭代后期产生的噪音，进而保持重构地震波场高信噪比与高精度的特征。本文在式（8）的基础上，通过加入待重构炮集的信息作为约束项，处理得到第k+1次迭代的地震数据公式：
$$ {\boldsymbol{D}}_{{\text{new}}}^{k + 1} = \left( {1 - {\boldsymbol{L}}{m_{k + 1}}} \right)*{{\boldsymbol{D}}^{k + 1}} +{\boldsymbol{ L}}{m_{k + 1}}*{\boldsymbol{D}}_{{\text{pre}}}^{} \text{，} $$ (9) 其中
$ {\boldsymbol{D}}_{{\text{new}}}^{k + 1} $ 为第k+1次迭代的重构地震数据，$ {\boldsymbol{D}}_{{\text{pre}}}^{} $ 为要重构的地震数据中已知的先验信息，例如炮记录上部的空白区域，线性插值得到的直达波信息等，$ {\boldsymbol{L}}{m_{k + 1}} $ 为加权矩阵因子，其值取决于对先验信息的准确性，如果一个区域对先验信息越准确则对应的矩阵元素值越接近于1，${\boldsymbol{ L}}{m_{k + 1}} $ 可以取固定值，也可以随着迭代的次数k改变。由于式（9）加上了对重构数据的先验信息约束，因此可以较好的压制由能量剧烈变化区域（如地震信号的直达波与上部空白区域）随着迭代次数增加而产生的噪音。1.3 曲波变换
由于曲线是稀疏表示地震波场的理想字典，依据反射系数在曲波域更为稀疏的特点，因此可以利用曲波变换实现POCS方法。考虑二维情况下的曲波变换，
$$ {c_m} = \Big\langle {{\boldsymbol{D}},{\phi _m}} \Big\rangle = \sum\limits_{{t_1},{t_2}} {{\boldsymbol{D}}[{t_1},{t_2}]} \overline {{\phi _m}[{t_1},{t_2}]} \text{，} $$ (10) 式中
$ {\phi _m} $ 表示Curvelet基函数，$ m = (j,{k_d},l) $ ，其中$ j，{k_d}，l $ 分别为尺度、方向、位置参数，${{\boldsymbol{c}}_m}$ 为曲波域内的系数，$ {t_1}，{t_2} $ 为数据D的时间窗，则地震数据可以用曲波系数和基函数表示为：$$ {\boldsymbol{D}} = \sum\limits_m {\Big\langle {{\boldsymbol{D}}{\boldsymbol{}},{\phi _m}} \Big\rangle {\phi _m}} = \sum\limits_m {{{\boldsymbol{c}}_m}{\phi _m}} 。 $$ (11) 将式（1）的
$ \varPhi $ 域选取为Curvelet域，则式（11）与式（1）相对应。即可以推导出Curvelet域地震的数据POCS插值方法的公式，则第k次迭代的地震数据在曲波域的硬阈值约束为：$$ {{\boldsymbol{D}}_k} = \sum\limits_{n \in \left\{ {m:|\left\langle {{\boldsymbol{D}},{\phi _m}} \right\rangle > {\tau _k}} \right\}} {\left\langle {{\boldsymbol{D}},{\phi _n}} \right\rangle {\phi _n}} = \sum\limits_m {{S_{{\tau _k}}}({{\boldsymbol{c}}_m}){\phi _m}} \text{，} $$ (12) 其中，
${S_{{\tau _k}}}({{\boldsymbol{c}}_m})$ 表示对曲波域系数进行硬阈值约束，取大于$ {\tau _k} $ 的部分。本文采用指数衰减的形式阈值函数：
$$ {\tau _k} = {\tau _0} * \exp\left(\frac{1-k}{M}\right)，\;\;\;\;k = 1,2,\cdots,{{n}} \text{，} $$ (13) 其中M为控制衰减快慢的系数。给定初始的最大阈值
$ {\tau _0} $ ，系数衰减项M和迭代次数k即可确定对应的阈值。1.4 流程图
本文采用的地震数据重构流程如图1所示：①输入初始的观测地震数据
${\boldsymbol{D}}$ ，并且拾取初至gc；②对炮记录利用坐标映射进行变换得到新的炮集${\boldsymbol{D}}_2 $ ；③对数据${\boldsymbol{D}}_2 $ 做曲波变换得到曲波域内的系数${{\boldsymbol{c}}_m}$ ；④对曲波域的系数利用阈值函数$ {\tau _k} $ 进行滤波；⑤利用 POCS方法进行迭代重构的到新的炮集${\boldsymbol{P}}_2' $ ；⑥反变换得到的炮集$ {\boldsymbol{D}}_{{\text{pre}}}^{} $ ；⑦对$ {{\boldsymbol{D}}^{k + 1}} $ 加上先验约束信息的得到新的重构地震数据$ D_{{\text{new}}}^{k + 1} $ ；⑧满足迭代次数或者信噪比要求，输出最终的重构结果。![]()
图 1 基于先验信息约束的Curvelet域地震数据POCS插值方法实现流程Figure 1. Flow diagram of seismic data reconstruction based on the POCS method in the curvelet domain with prior information2. 模型试算
在编程实现方法的基础上，为了测试改进POCS算法的优越性，本节对由4个平层界面构建的速度模型，其中速度从1 500 m/s到3 500 m/s等间隔变化，层的厚度分别为第1层为250 m其余层厚150 m，采用有限差分正演模拟得到的地震炮记录数据，以及Marmousi模型的正演模拟产生的含有复杂波场的地震炮记录数据分别进行抽稀与重构，并对比分析改进方法相对于常规方法的有效性及优点。
2.1 模型 一：简单层状速度模型的炮记录测试
为验证先验信息约束的曲波域POCS方法的有效性及优点，分别对简单层状模型的炮记录（图2（a））进行了随机缺失50％ 与70％ 的抽稀（图2（b）和图2（c）），并用常规POCS方法与先验信息约束的POCS方法进行重构测试。
重构测试的结果如图3所示，测试中都采用80次迭代，其中图3（a）和图3（b）分别为随机缺失50％ 炮记录常规POCS方法、先验信息约束POCS方法重构结果，图3（c）和图3（d）分别为随机缺失70％ 的常规POCS方法、先验信息约束POCS方法重构结果。
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图 3 重构炮记录剖面（a）随机缺失50％曲波域常规POCS方法重构剖面，（b）随机缺失50％先验信息约束曲波域POCS方法重构剖面，（c）随机缺失70％曲波域常规POCS方法重构剖面，（d）随机缺失70％先验信息约束曲波域POCS方法重构剖面。Figure 3. Interpolated results using different methods由图4可知：①当炮记录随机缺失 50％ 地震道时，常规POCS与先验信息的POCS方法的重构结果都可以较好的重构反射轴，但是常规POCS方法对于直达波区域存在明显的迭代噪音，而应用先验信息约束后，重构剖面中的直达波区域的噪音得到压制，且剖面重构剖面信噪比更高；②当炮记录随机缺失70％地震道时，常规POCS方法可以较好的恢复深层同相轴，但是由于受到直达波强能量的影响，重构结果中噪音比较强，尤其在靠近直达波的区域，并且由于缺失数据过多，在两侧的边界位置，同相轴恢复出现较强的噪音；③应用先验信息约束的 POCS方法，重构的炮记录剖面的信噪比明显改善，直达波区域可以较好的恢复，并且对反射层可以有一些较好的改善，但是由于缺失数据较多，在中深部没有先验信息，所以重构中边界处依旧存在噪音的影响。
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图 4 重构测试的信噪比SNR曲线对比Figure 4. Convergence curves of different seismic data reconstruction using different methods为了对比本文算法与常规POCS的收敛性，图4（a）和图4（b）分别展示整个剖面和直达波以下区域的重建测试信噪比SNR曲线。由图4（a）可以看出：不论是否应用先验信息的约束，迭代重构过程都是稳定的，信噪比都可以提高，但是PPOCS方法的信噪比更高，这是由于直达波的能量较强，PPOCS可以更好的约束直达波的区域，因此信噪比更高，并且两种方法地震数据缺失越少重构的效果更好，信噪比更高。为了比较约束区域以外的信噪比，本文将直达波以下的波场信噪比单独输出，可以看出，曲波域POCS方法对曲线地震同相轴具有较好的重构，信噪比都可以得到很大的提高，但PPOCS也可以对地下的反射波场等具有改善，并且在高精度恢复中（缺失50％）效果更明显。并且当地震缺失70％的时候，POCS方法的重构具有较大误差。
2.2 Marmous模型的炮记录测试
为验证本文方法在复杂波场的适用性，本节对Marmousi模型（图5）进行有限差分正演，得到炮记录如图6（a）所示，对炮记录进行随机抽稀50％ 得到抽稀的炮记录如图6（b）所示，并用常规POCS方法与先验信息约束的POCS方法进行重构测试。
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图 6 重构炮记录剖面（a）原始的炮记录剖面，（b）随机缺失50％，（c）坐标变换域随机缺失50％，（d）坐标变换域的重构炮集，（e）反坐标变换域的重构炮集，（f）随机缺失50％ PPOCS方法重构剖面，（g）随机缺失50％常规POCS方法重构剖面。Figure 6. Interpolated results of shot profiles采用常规POCS方法与PPOCS方法进行重构测试，结果如图6所示，测试中都采用80次迭代，其中图6（e）～图6（g）分别为随机缺失50％ 炮记录直接坐标变换的重构、先验信息约束POCS方法、常规POCS方法重构结果。由图6可知：当炮记录随机缺失50％ 地震道时，常规POCS与先验信息的POCS方法的重构结果都可以较好的重构地震反射轴，但是常规POCS方法对于直达波区域存在明显的迭代噪音，而应用先验信息约束后，重构剖面中的直达波区域的噪音得到压制，且剖面重构剖面信噪比更高；而坐标变换域重构方法，直达波区域的噪音得到压制，但是在反射波地震波存在一定的问题，尤其炮点下方存在一定的异常。
为对比本文算法与常规POCS的总信噪比以及对直达波以外恢复的信噪比和恢复效果，图7展示重构测试的信噪比SNR曲线。由图7可以看出，不论是否应用先验信息的约束，迭代重构过程中总的信噪比都随着迭代次数而提高，但是PPOCS方法的信噪比收敛更快并且收敛到更高值，这是由于直达波的能量较强，PPOCS可以更好的约束直达波的区域，信噪比更高。
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图 7 重构测试的信噪比SNR曲线对比Figure 7. SNR curves of different seismic data reconstruction methods为了比较约束区域以外的信噪比，本文将直达波以下的波场信噪比单独输出，可以看出，曲波域POCS方法对曲线地震同相轴具有较好的重构，信噪比都可以得到很大的提高，但PPOCS也可以对地下的反射波场等收敛到更高的信噪比值，说明在复杂波场的情况下约束信息对于非约束区域同样具有改善效果。
2.3 实际炮记录测试
本文在模型炮记录试验的基础上对某陆上二维高密度实际地震数据也做了重构测试，该地震资料的接收道距为10 m，479道接收，采样率4 ms，炮记录中含有明显的野值道。对野值道进行抽稀如图8（b），在分别利用常规方法与PPOCS方法进行重构，进行噪音压制，重构结果如图8（c）和图8（d）所示。
通过图8可以看出，原始炮记录中野值道通过两种方法都可以较好的压制，同相轴变的更加连续。但是PPOCS方法可以更好的进行恢复重构炮记录，尤其在近地表区域，为显示比较两种方法重构炮记录的效果，本文对横向1到88道，纵向上1.08 s到1.98 s的区域进行放大（图9）。通过图9还可以看出原始炮记录中野值道比较明显（图9红色箭头的位置），POCS方法可以较好的压制野值道的噪音，实现炮记录同相轴的连续性，相比于常规方法，PPOCS可以更好的重构地震数据，其同相轴连续性可以较好的改善，且重构噪音可以得到更好的压制。
3. 结论与讨论
本文在POCS重构稀疏地震数据的算法基础上通过引入先验信息约束项进行迭代重构稀疏地震数据，发展一种基于先验模型约束的Curvelet域地震数据POCS插值方法。在实现算法的基础上，通过合成地震炮记录与实际炮集进行测试对比，得到了如下认识：
（1）基于先验模型约束的POCS插值方法减弱了常规POCS插值方法对直达波以及上部空白区域对地震数据在迭代重构过程中的噪音干扰，在提高地震数据构建的精度的同时，可以改善剖面的信噪比，并且能保持地震波场同相轴的连续性。
（2）基于先验模型约束的POCS插值方法相对于常规POCS插值方法，对复杂速度模型的地震波场具有更好的适应性。
（3）在理论模型数据重构测试中，基于先验模型约束的POCS插值方法比常规POCS插值方法更快地收敛（SNR），且信噪比最终会收敛到一个较高值。
本文提出的基于先验模型约束的POCS插值方法能够提高重构地震波场的精度，改善常规POCS重构方法的信噪比和对直达波场的适应性。
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图 2 剂量模拟人21～34层对应解剖范围及第21层组织剂量点编号图像
Figure 2. Dose simulation of human layer 21~34 corresponding anatomical range and layer 21 tissue dose point number image.
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图 3 CT扫描体表关注部位的吸收剂量水平及其分布状况
Figure 3. The absorption dose levels and their distribution in the regions of interest on the body surface during CT scans
表 1 CT扫描人体躯干部位主要脏器的受照剂量分布水平
Table 1 Distribution of radiation dose levels to major visceral organs in the human trunk during CT scans
序号 编号 模体内TLD探
测位置对应的
组织器官吸收剂量
/mGy序号 编号 模体内TLD探
测位置对应的
组织器官吸收剂量
/mGy1 2108 肝左叶 12.924 22 2927 右髂内、外动静脉 0.878 2 2109 肝左叶 12.502 23 2929 左髂内外动脉 0.866 3 2213 胃 15.007 24 3028 右髂外动静脉，盲肠 0.590 4 2312 胰体 14.410 25 3036 右卵巢 0.512 5 2320 肾上腺 14.320 26 3037 直肠 0.507 6 2409 胆囊 13.206 27 3126 膀胱 0.355 7 2419 左肾 15.716 28 3132 右卵巢 0.330 8 2503 横结肠 5.168 29 3133 子宫底 0.334 9 2513 降结肠 6.928 30 3134 左卵巢 0.305 10 2610 升结肠 3.160 31 3142 直肠 0.315 11 2620 左肾 3.734 32 3225 膀胱 0.220 12 2712 回肠 2.120 33 3230 子宫体 0.212 13 2714 下腔静脉 2.144 34 3236 直肠 0.211 14 2715 髂总动脉 2.196 35 3327 右闭孔神经 0.109 15 2716 输尿管 2.108 36 3328 左闭孔神经 0.117 16 2717 空肠 1.718 37 3334 膀胱 0.140 17 2804 小肠 1.309 38 3340 直肠 0.143 18 2823 右髂总动静脉 1.230 39 3413 右股动、静脉 0.079 19 2824 左髂总动静脉 1.310 40 3418 左股动、静脉 0.079 20 2907 小肠 0.886 41 3438 尿道 0.087 21 2909 乙状结肠 0.904 42 3444 直肠 0.090 注：表中编码对应组织层编号和在该层的组织关注位点编号，如“2108”，表示仿真模体的第21层第08号位点。 
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1. 许鹏君，许晨思，孙钢，张翼，赵苏莉，冯亚斌，刘锴. 膝骨性关节炎关节状态与西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数评分水平的定量CT研究. 创伤与急危重病医学. 2025(02): 145-147+160 . 
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