超低管电流三维自适应迭代剂量降低重建CT猪结肠成像质量与辐射剂量

目的探讨超低管电流三维自适应迭代剂量降低（AIDR3D）重建CT猪结肠成像的图像质量与辐射剂量。方法制作10段猪结肠息肉模型,每段猪结肠黏膜设有30枚直径1-15mm的结节样模拟息肉。对所有模型均采用640层CT机进行扫描,管电压120kVp,电流剂量分别为10、20、30、40、50mAs。并获得滤波反投影（FBP）和AIDR3D重建图像,不同管电流及重建方法组合10组数据：A组（10mA,FBP）、B组（10mAs,AIDR3D）、C组（20 mAs,FBP）、D组（20mAs,AIDR3D）、E组（30mAs,FBP）、F组（30mAs,AIDR3D）、G组（40mAs,FBP）、H组（40mAs,AIDR3D）、I组（50mAs,FBP）、J组（50mAs,AIDR3D）。测算图像的噪声、SNR及CNR作为定量指标,并对图像质量进行主观定性评分。以有效辐射剂量为指标比较各组图像的辐射剂量。结果相同管电流条件下,AIDR3D图像的噪声低于FBP图像,SNC及CNR均高于FBP图像（P均〈0.05）。D组与I组图像的噪声（P=0.052）、SNR（P=0.129）及CNR（P=0.053）差异均无统计学意义。B组图像的噪声（P=0.002）高于I组,SNR及CNR均低于I组（P均〈0.001）。相同管电流条件下,AIDR3D图像的质量评分高于FBP图像（P均〈0.05）。D组与I组的图像质量评分差异无统计学意义（P=0.121）。B组的图像质量评分低于I组（P〈0.001）。与I组（50 mAs,FBP）比较,D组（20 mAs,AIDR3D）的有效辐射剂量降低了59.90%,差异有统计学意义（P〈0.05）。结论超低管电流（20 mAs）扫描结合AIDR3D重建的猪结肠CT图像质量可媲美常规低管电流（50 mAs）扫描结合FBP重建的图像质量,并有效减低辐射剂量。

三维模型模拟迭代成图技术在准噶尔盆地南缘复杂构造区构造转深中的应用

霍尔果斯背斜、玛纳斯背斜及吐谷鲁背斜同属准噶尔盆地南缘山前褶皱带第2排构造,这3大构造是早期褶皱与后期断层突破及中深部双层构造的叠加组合。对于这样的复杂构造,常规的速度分析与构造转深误差较大。针对存在的问题,三维模型模拟迭代这一变速成图方法非常适合南缘复杂构造的时深转换。该方法实现由地震叠加速度形成转深层速度模型,叠加速度谱的拾取强调解释层位与断裂的控制。三维模型模拟迭代变速成图方法提高了准南复杂构造成图精度,在霍、玛、吐背斜带构造成图的应用中取得了良好效果。

导线网方差分量估计的三维迭代近拟解

本文从随机模型的最小迹准则着手.讨论导线网方差分量估计的三维迭代问题.

液体火箭发动机多级跨声速涡轮流面迭代计算

为了研究液体火箭发动机涡轮内流场,发展了一种基于相对流面理论和流线曲率法的多级跨声速叶轮机械流场计算方法.首先使用流线曲率法求解流面内的流场,再采用全三维流面迭代的方法得到三维流场.计算过程中通过临界流量的对比确定跨声速流道内的喉部位置,采用混合平面法将动、静叶间的非定常流动转化为定常流动.激波和黏性等损失通过相应的损失模型进行计算.对于多级流道内不同的超声速/亚声速流动状态则采用穷举法计算所有可能情况并用出口参数筛选最接近真实情况的结果.该方法准确地计算出了多级跨声速涡轮流场中的流动参数分布和性能参数,为进一步改进涡轮设计、提高涡轮性能提供了理论依据.

100 kVp条件下深度学习重建算法对头颈CT血管造影图像质量的影响

目的 评价100 kVp条件下深度学习重建算法对头颈CT血管造影(CTA)图像质量的影响。方法 2021年3至4月北京协和医院行头颈CTA检查的37例患者,采用100 kVp管电压进行CT扫描,基于三维自适应迭代剂量降低(AIDR 3D)和深度学习高级智能Clear-IQ引擎(AiCE)低、中、高强度算法重建出4组图像,测量并计算横断位图像感兴趣区的平均CT值、标准差(SD)、信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)等客观指标,并分别对4组大脑前动脉矢状位最大密度投影图像进行主观评分(1分:差,5分:优秀)。结果 AiCE低、中、高强度和AIDR 3D组图像的SNR和CNR值比较差异均有统计学意义(P均<0.01)。AiCE低、中、高强度和AIDR 3D组图像的质量评分分别为(4.78±0.41)、(4.92±0.27)、(4.97±0.16)、(3.92±0.27)分,3组AiCE图像与AIDR 3D组比较差异均有统计学意义(P均<0.001)。结论 在头颈CTA检查图像质量方面,100 kVp条件下深度学习AiCE重建算法优于AIDR 3D,能够显著提高图像质量,可以在临床检查中加以应用。

基于数据分解的高速QPSK并行解调方法

使用通用处理器进行信号处理具有灵活性、可扩展、易维护等优点,是未来软件无线电发展的趋势之一。提出了一种基于数据分解的高速正交相移键控(quadrature phase shift keying,QPSK)并行解调方法,该方法将串行信号流分解为信号块,通过对多个信号块的并行处理,实现高速率QPSK解调。为了消除各信号块处理之间的依赖性,在最大似然理论基础上提出了一种基于三维迭代搜索的QPSK开环解调算法。为了消除各信号块解调结果之间的相位模糊,提出了一种基于数据冗余的模糊一致性方法。仿真结果表明,该并行解调方法的信噪比损失在0.1dB以内。在惠普Z820工作站上搭建调制解调系统,测得解调信息速率为1 154.2 Mbps。

AIDR3D重建算法超低剂量640层CT结肠成像息肉检出能力的实验研究

目的实验研究三维自适应迭代剂量降低（AIDR3D）重建算法超低剂量640层CT结肠成像的息肉检出能力。方法制作10段猪结肠息肉模型,每段模型上有30枚1~15mm模拟息肉。所有模型用640层CT机扫描,球管电压120kVp,电流剂量分别为10、20、30、40、50mAs。滤波反投影（FBP）和AIDR3D算法重建后获得CT结肠成像的图像。两位不知道扫描电流剂量及重建算法的影像科医生独立分析图像。每位影像科医生的息肉检出信心分5个等级,用Kappa分析评价2位影像科医生息肉检出信心的一致性。根据剂量长度乘积计算辐射剂量。统计分析5种扫描电流剂量、2种重建算法的图像检出息肉的敏感性。结果两位影像科医生对3 000枚息肉检出信心一致性好（κ=0.740）。20mAs扫描并AIDR3D重建对1~〈6、6~〈11、11~15mm息肉检出敏感性与50mAs扫描并FBP重建相同,均达100%;有效辐射剂量1.62mSv较50mAs扫描并FBP重建的4.04mSv降低60.00%,差异有统计学意义（P〈0.05）。10mAs扫描并AIDR3D重建对1~〈6mm息肉检出敏感性77%低于50mAs扫描并FBP重建的100%,差异有统计学意义（P〈0.05）,对6~〈11mm息肉检出敏感性98%也低于50mAs扫描并FBP重建的100%。结论超低剂量20mAs扫描并AIDR3D重建640层CT结肠成像息肉检出能力能够与标准低剂量50mAs扫描并FBP重建媲美,检出敏感性达100%;而且有效辐射剂量降低60.0%,只有1.62mSv。

640层CT冠状动脉造影AIDR3D重建算法的图像质量及辐射剂量评价

目的评价640层CT冠状动脉造影(CTCA)三维自适应迭代剂量降低(AIDR3D)重建算法的图像质量及辐射剂量。方法连续性84例患者接受640层CT自动曝光扫描冠状动脉造影检查,在图像后处理工作站分别采用AIDR3D、滤波反投影(FBP)算法对扫描的原始图像数据进行重建。2位不知道临床信息及重建算法并且富有经验的影像科医生独立测量、计算2种重建算法CTCA的图像噪声、信噪比和对比噪声比,4等级法定性评价CTCA的图像质量。根据CT机扫描输出的剂量长度乘积计算辐射剂量。统计分析比较2种重建算法CTCA的定量及定性图像质量。结果 AIDR3D重建算法CTCA的图像噪声为(27.20±4.40)HU,较FBP(60.00±12.40)HU减少了46.10%,信噪比21.10±5.10较FBP 11.40±2.80提高了84.70%,对比噪声比24.70±5.10较FBP 13.50±3.20提高了82.20%,二者比较均差异有统计学意义(P<0.05)。AIDR3D重建算法冠状动脉近部、中部、远部的图像质量定性评价分数分别为(3.90±0.30)、(3.70±0.50)、(3.60±0.60)分,均高于FBP[分别为(2.60±0.60)、(2.30±0.60)、(2.10±0.70)分],二者比较均差异有统计学意义(P<0.05)。AIDR3D、FBP重建算法可以用于诊断的冠状动脉总段数分别为1 216段(96.50%)、504段(40.00%),二者比较差异有统计学意义(P<0.05)。平均有效辐射剂量为(2.10±1.00)mSv。结论 640层CTCA AIDR3D重建算法不仅较常规的FBP重建算法的图像噪声显著减少,定量及定性图像质量均明显提高,而且有效辐射剂量低。

CPU-GPU平台上的高速MPSK并行解调算法

针对多进制数字相位调制信号特点,采用数据并行方法,将连续信号流分解为多个信号块以实现并行处理。研究一种基于三维迭代搜索的载波相位-码元相位联合估计算法,在本地构造载波信号的搜索库,利用分段码元相关法从搜索库中挑选出与待处理信号相似度最高的载波信号作为同步载波。通过迭代搜索方法逐步缩小搜索库,降低计算量。仿真结果表明,与克拉美-罗下限相比,解调损失小于0.1dB。在惠普工作站与英伟达K20平台上搭建验证系统,系统的处理速率可达625.9MB/s。

低剂量CT联合AIDR 3D评价甲状腺良恶性病变的价值

目的:研究低剂量计算机断层扫描(CT)技术联合三维自适应低剂量迭代(AIDR 3D)算法评价甲状腺良恶性病变的价值。方法:回顾性分析长沙市第四医院2020年1月至2021年1月间行甲状腺CT检查的77例患者影像学资料,根据CT扫描剂量分为常规剂量组(n=44)与低剂量组(n=33),比较两组患者的检查辐射剂量、下颌角及上纵膈水平测量两层面下不同组织背景噪声(BN)、信噪比(SNR)及对比噪声比(CNR),评估甲状腺图像主观评分以及诊断甲状腺结节性质的价值。结果:低剂量组CT剂量指数(CTDIvol)、CT剂量长度乘积(DLP)、有效辐射剂量(ED)水平及上纵膈水平BN均显著低于常规剂量组,胸大肌SNR及CNR均显著高于常规剂量组,差异均具有统计学意义(P<0.05);低剂量CT联合AIDR 3D鉴别甲状腺良恶性病变的灵敏度、特异度及准确度均与常规剂量CT相近。结论:低剂量CT联合AIDR 3D扫描甲状腺良恶性病变的图像质量与常规剂量扫描相似,且能有效降低辐射剂量。

螺旋组装体的电镜三维重构

低温电镜三维重构技术近年来得到飞速发展,其在分析生物大分子复合物的结构和功能中起着重要作用。低温电镜三维重构技术主要包括电子断层三维重构技术、电子晶体学及单颗粒三维重构技术。由于无需结晶,且所能达到的分辨率较高,目前,单颗粒三维重构技术已经成为电镜三维重构领域的主流技术。在用单颗粒三维重构技术进行结构解析时,有一类特殊的研究对象,即螺旋组装体,如烟草花叶病毒(tobacco mosaic virus,TMV)、微管和微丝(microfilament)、艾滋病病毒1型(HIV-1)衣壳蛋白等,对这类螺旋组装体的结构进行三维重构不是很容易,涉及诸多物理和数学的概念。本文重点介绍螺旋组装体的基本重构原理,包括螺旋组装体的数学描述、衍射指数的推导和物理意义、螺旋点阵和真实螺旋组装体Fourier变换间的关系,以及螺旋对称参数的测定和计算等。在此基础上,文章综述了螺旋组装体的三维重构算法,主要包括频率空间的Fourier-Bessel重构方法和实空间的迭代单颗粒重构方法。最后,文章以与细胞极性发生相关的蛋白Par-3的N端结构域Par-3 NTD为实例,详细介绍了Par-3NTD螺旋组装体的实空间迭代单颗粒重构方法。