双能CT降低腹部CT扫描辐射剂量可行性研究:体模实验

目的探讨双能CT降低腹部CT扫描辐射剂量可行性,及低剂量下最佳的双能CT扫描参数组合。方法在Force CT通过腹部常规单能120 kV扫描模式和不同双能组合模式对Catphan 500体模进行扫描,并采用高级模型迭代(ADMIRE)重建方式重建图像,双能扫描模拟常规单能120 kV重建图像。分析常规扫描模式下和不同双能组合模式对腹部CT图像空间分辨力、密度分辨力和CT值的影响,计算不同扫描模式的CT值准确性误差,记录不同扫描模式CT剂量长度乘积(DLP)。结果单能120 kV扫描模式及不同双能组合模式CT图像空间分辨力均为7 LP/cm。双能1亚组的密度分辨力最低为7 mm/1%,单能120 kV扫描及双能5亚组的密度分辨力最高为4 mm/1%。不同扫描模式下CT值差异有统计学意义(P<0.05),CT值准确性误差双能2亚组最高,双能5亚组最低。常规腹部单能扫描模式的辐射剂量为(117.58±6.18)mGy.cm,双能1~5亚组的辐射剂量分别为(32.41±1.52)、(44.94±2.54)、(32.58±1.70)、(38.14±1.86)和(57.33±3.38)mGy.cm,双能1组最低(P<0.05)。结论双能5(100/sn150 KV)组合CT值准确性误差小,空间分辨力及密度分辨力高,可降低患者51.24%的辐射剂量,可作为腹部CT常规检查使用。

基于左心室和冠状动脉动态体模系统观察不同心率下CT图像重建最佳期相

目的观察以左心室和冠状动脉动态体模系统模拟左心室及冠状动脉运动时在不同心率下重建CT图像的最佳期相。方法构建可模拟50~120次/分心率下心脏周期性运动及心电信号输出的左心室和冠状动脉动态体模系统。于体模系统R-R间期行CT扫描,0~90%期相范围内每10%间隔重建图像。评估观察者间主观评估图像质量结果的一致性;对不同心率、不同期相图像进行比较。结果观察者间主观评价图像质量结果的一致性较高(Kendall W=0.83,P<0.05)。设定体模心率为50~60次/分时,大部分期相下重建图像质量均为良好,尤以30%、70%及80%期相最佳(P均<0.05);心率为65~75次/分时,最佳重建期相为40%、70%及80%(P均<0.05),以舒张期图像质量较好;心率80~95次/分时,30%为最佳重建期相(P均<0.05);心率为100次/分及以上时,所有期相重建图像质量均较差。结论以左心室和冠状动脉动态体模系统模拟左心室及冠状动脉运动时,不同心率下CT图像最佳重建期相不同;心率高于100次/分后所有重建图像质量均不佳。

深度学习图像重建算法对能谱CT单能量图像质量影响的体模研究

目的 探讨基于深度学习的图像重建算法(DLIR)对能谱CT单能量图像及能谱曲线图像质量的影响。方法 将9支装有不同管径及不同浓度碘造影剂及水和钙溶液的聚丙烯试管放置在1个直径为20 cm的圆柱形聚丙烯体模(QSP)内,采用Revolution APEX CT对体模进行能谱CT成像,利用能谱分析软件重建出40~140 keV单能量图像及能谱曲线,选取碘造影剂浓度为3.75 mgI/mL(可模拟延迟期或实质脏器增强等)、15 mgI/mL(可模拟动脉期的腹主动脉)及Water(可模拟平扫期及囊肿、肌肉等用于图像背景的非增强物质)3支试管进行数据测量,分别在FBP、40%ASIR-V(常规临床检查参数)及True FidelityTM(DLIR-L、DLIR-M、DLIR-H)5组图像测量单能量图像(40 keV、70 keV、100 keV)的CT值,计算图像的信噪比(SNR),对比5组图像质量的差异。结果 低浓度碘造影剂(3.75 mgI/mL)、高浓度碘造影剂(15.00 mgI/mL)及水试管内FBP、40%ASIR-V及True FidelityTM(DLIR-L、DLIR-M、DLIR-H)5组图像40 keV、70 keV、100 keV的CT值比较,差异无统计学意义(P>0.05)。40 keV、70 keV、100 keV图像噪声及图像信噪比5组比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。True FidelityTM下的噪声值均较FBP及40%ASIR-V降低,图像信噪比提高(P<0.05),True FidelityTM-DLIR-H噪声最小,信噪比最高。结论 在能谱CT成像中,True FidelityTM较FBP及40%ASIR-V在单能量图像噪声降低,信噪比提高。

螺旋采集改善SPECT定量准确性及图像质量:体模研究

目的观察螺旋采集用于改善SPECT定量准确性及图像质量的价值。方法针对1个包含6个球体(直径分别为37、28、22、17、13和10 mm)的体模模型,分别向球体及体模腔内灌注640 kBq/ml及20 kBq/ml^(99)Tc^(m)O_(4)^(-)溶液,并以5、10及15秒/帧行螺旋采集与常规步进采集;比较2种采集方式所获图像质量主观评分及客观参数,包括本底变异系数(CV)、对比度噪声比(CNR)、平均放射性计数(C_(sphere))和测量定量误差百分比(Error%)的差异。结果各采集时间下,螺旋采集图像质量评分均高于常规步进采集,以5秒/帧时二者差值最大;螺旋采集的CV、CNR、C_(sphere)均优于常规步进采集(P均<0.05)。排除直径10、13 mm球体后,5、10秒/帧下,螺旋采集Error%均优于常规步进采集(P均<0.05),而15秒/帧下二者差异无统计学意义(P均>0.05)。结论相同采集时间、尤其较短采集时间下,以螺旋采集所获SPECT的定量准确性及图像质量优于常规步进采集。

优化高心率时支架CT成像的体模实验研究

目的:本研究探讨不同成像参数对高心率时体模支架成像及支架内狭窄程度判读的影响,在保证图像质量的前提下,降低辐射剂量,为今后临床工作中高心率患者的支架CT成像参数优化提供理论依据。方法:本研究通过设置不同成像参数,获得高心率时体模支架的多组CT图像;共有4支不同内径的冠状动脉支架,每枚支架内设置4种狭窄程度,分批注入2种不同浓度碘对比剂;利用佳能320 CT机分别采用100 kV和120 kV管电压扫描,均以支架重建模式进行图像重建;两位有3年以上冠脉CT诊断经验的放射科医生采用5分制评分法,对支架可视化效果、图像质量、支架内狭窄的评估,进行图像质量主观评分;采用多元回归分析,评估支架内径、支架内狭窄程度、管电压、碘对比剂浓度对图像质量主观评分的统计学影响。结果:在所有参数组合中,4种内径支架的结构均可显示,但支架腔内显示存在差异;支架内径、支架内狭窄程度、碘对比剂浓度对图像质量主观评分影响显著,随着支架内径的增加和支架内狭窄程度的减轻、碘对比剂浓度的减低,评分上升,支架内径对评分的影响最为强烈;管电压对图像质量主观评分影响不显著。结论:高心率条件下,支架内径、支架内狭窄程度和碘对比剂浓度直接影响支架CT成像的图像质量,而管电压对图像质量没有影响。本研究可为优化高心率人群的支架成像方案提供理论基础。

基于人工智能的CT肺结节检出影响因素分析:体模研究

目的:基于胸部仿真体模实验,对人工智能(AI)诊断系统CT肺结节检出的影响因素进行分析。方法:使用东芝Aquilion CXL 64排CT,设定不同扫描参数(扫描剂量、重建算法及重建层厚)和非扫描参数(结节的大小、密度及胸部位置),对体模扫描并图像重建,运用AI诊断系统检出肺结节。结果:①不同剂量扫描时,肺结节检出真阳性率无统计学差异,低剂量模式时检出假阳性数较高。②3种迭代重建算法比较,检出的肺结节真阳性率无统计学差异,Strong组的真阳性率及假阳性数均较高。③薄层图像的肺结节检出真阳性率明显高于厚层图像。④纵隔旁肺结节真阳性率明显高于胸膜下和肺实质。⑤直径≥8 mm组肺结节检出真阳性率明显高于直径≤5 mm组。⑥3种密度肺结节检出时,真阳性率均无明显差异。结论:CT扫描因素(扫描剂量、重建算法及重建层厚)和非扫描因素(结节的大小、密度及胸部位置)可影响AI肺结节的检出。

能谱CT与常规CT在漏斗胸矫形钢板植入体模后的辐射剂量与图像质量研究

目的比较在不同模式下对植入漏斗胸矫形钢板的体模扫描的辐射剂量和图像质量。方法采用Revolution CT在常规扫描和能谱扫描模式下分别使用固定mA模式和自动mA模式对植入钢板后的仿真体模进行扫描,记录每次扫描后的辐射剂量进行对比研究,选取常规扫描辐射剂量最低组和常规扫描辐射剂量低于且最接近能谱扫描组图像做主观和客观分析;结果100Kvp+NI12组辐射剂量最低,120Kvp+NI12组辐射剂量低于且最接近GSI,客观评价及主观评分:能谱扫描(100keV+MARs,120keV+MARs,140keV+MARs)图像质量均优于常规扫描。结论能谱扫描模式下的图像质量较常规扫描高,日常工作中采用GSI模式下采用200mA作为扫描条件可以做到图像与剂量的平衡。

基于超声体模的CBL联合思维导图在超声实习教学中的应用

目的旨在评估基于超声体模的案例教学法(case-based learning,CBL)联合思维导图在超声实习教学中的应用效果。方法选取笔者医院2019—2023年在超声科实习周期为8周的68名医学本科影像专业实习生为研究对象。按照不同时间段,将这些实习生分为观察组和对照组,观察组34名,对照组34名。在腹部超声实习教学中,观察组采用基于超声体模的CBL联合思维导图教学法,而对照组则采用传统教学方式。出科时比较两组实习生的理论考试和实践操作技能表现,不仅采用客观的评分标准,同时结合主观的问卷调查来评价教学成果。结果观察组在出科时的理论考试成绩及实践操作技能考核中,其成绩优于对照组(P<0.05);观察组对教学效果评价总体满意度高于对照组(P<0.05)。结论基于超声体模的CBL联合思维导图教学法能提高医学影像专业本科实习生在腹部超声实践中的教学效果,提升教学满意度。

医用数字血管体模的开发与评价

目的满足医学影像软件的设计验证和评价需要,解决技术审评核查过程中遇到的验证数据缺乏、评价标准不统一等问题。方法基于血管解剖特征开发医用数字血管体模,通过GATE工具对其进行CT模拟成像,重建投影图像后得到医学数字成像和传输协议图像。结果CT模拟和实机的图像对比结果表明,在80 kV条件下,峰值信噪比和结构相似性值分别为30.14 dB和0.80,二者的CT值分布差异无统计学意义(P>0.05),截面面积值显示出良好的相似性。结论实验结果表明,通过CT模拟成像得到的数字血管体模影像数据有望成为医学影像软件评价的新工具,对提高软件产品评价过程的客观性和准确性具有一定意义。

穿刺机器人超声标定技术及体模研究现状

对超声引导的穿刺手术机器人的超声标定技术及其不同标定模型进行了分析研究。首先比较了磁导航定位系统、光导航定位系统以及光磁协同导航定位系统各自的优势和不足;然后介绍了超声标定算法,综述了点模型、线模型、面模型和无标定模型的研究现状;最后从精密度、准确度、操作难度、适用范围等几个方面对标定模型进行了比较。

采集模式与能谱成像能级对CT影像组学特征稳定性的影响:体模研究

目的 基于体模实验观察不同采集模式及能谱成像(GSI)能级对CT影像组学特征稳定性的影响。方法 依次向PH-75体模中置入模拟肝组织、脂肪及碘(4、8、12 mgI/ml共3种浓度)的等价材料棒。采用常规120 kVp及GSI模式、腹部扫描协议对体模进行3次扫描(噪声指数均为10),获得常规CT及虚拟单能量图像(VMI)[120 kVp-like(VMI_(74 ke V))及70 keV(VMI_(70 keV))]。手动勾画3种图像中各置入棒ROI,获得三维模型图,提取其7类共107个影像组学特征;计算各影像组学特征变异系数(CV),评价其稳定性:0≤CV≤5%为非常稳定,5%20%为不稳定。结果 各置入棒的组织形状特征均为非常稳定及稳定,即扫描模式及GSI能级变化对其影响均较小;其他6类特征主要为稳定及中等稳定,存在不稳定特征,即扫描模式及GSI能级变化对其影响较明显。针对肝脏软组织和脂肪组织棒,基于常规CT所获的影像组学特征多为非常稳定或中等稳定,基于GSI不同能级图像所获特征多为中等稳定或不稳定。对于4 mgI/ml及8 mgI/ml碘棒,基于VMI_(74 keV)提取的影像组学特征中不稳定者分别占28.97%(31/107)及19.63%(21/107),基于常规CT及VMI_(70 keV)多为非常稳定至中等稳定特征,不稳定特征在4 mgI/ml碘棒特征中分别占7.48%(8/107)及2.80%(3/107),在8 mgI/ml碘棒中分别占5.61%(6/107)及7.48%(8/107);对于12 mgI/ml碘棒,基于3种CT图像提取的影像组学特征均稳定,无不稳定特征。结论 不同采集模式及GSI能级均影响组织CT影像组学特征的稳定性,其影响程度与组织成分及强化程度相关。

超声诊断实践教学的创新应用——以超声仿真体模结合TBL教学法为例

传统的超声诊断实践教学由于受到教学条件的限制,只能由教师进行演示,学生没有机会进行有效的操作训练,已经远远不能满足当今专业发展和学生培养需要。将超声仿真体模与TBL教学法结合运用到超声实践教学中,让学生分组进行操作训练并拍摄微视频,对超声诊断的实践教学进行了探索和思考,旨在增强学生的学习积极性和成就感,提高学生的团队合作能力和教学效果。

基于物理体模CT图像的1岁儿童体素体模构建

本文介绍了基于1岁儿童物理体模(Model 704-D)的CT图像和中国成年男性参考人体素体模(CRAM)的1岁儿童体素体模(CPP01)的构建,包括通过对物理体模扫描得到OCP01体模(基于儿童物理体模的CT图像建立的一粗略的体素体模),进而构建和优化CPP01。该体素体模的各器官组织的质量与GBZ/T 200.2—2007所给数据的相对偏差约在5%以内,且其外部轮廓和主要器官的位置与Model704-D相匹配。

CT扫描剂量和迭代重建算法对胸部不同区域纯磨玻璃结节成像质量及检出能力的影响:体模研究

目的研究CT扫描剂量和迭代重建算法对胸部不同区域纯磨玻璃结节(pGGN)成像质量及检出能力的影响。方法于仿真胸部体模内肺实质、胸膜下及纵隔旁3个区域置入两种不同密度、不同直径的球形pGGN。采用64排螺旋CT预设的自动管电流调制技术[按照设备预设的由高到低的2个扫描剂量等级(常规剂量组、低剂量组)]进行扫描,行三维自适应迭代剂量降低(AIDR 3D)算法重建图像。分析图像质量客观评价指标和pGGN检出率。结果(1)在相同的AIDR 3D重建算法下,低剂量组位于胸膜下和纵隔旁区域pGGN的信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)均较常规剂量组低,差异有统计学意义(P<0.05);常规剂量组、低剂量组肺实质内pGGN的平均噪声(SD)、SNR及CNR差异均无统计学意义(P>0.05)。(2)扫描剂量和AIDR 3D算法均可对胸部不同区域≤5 mm的pGGN的检出率造成影响;其中在低剂量下使用Mild-AIDR算法时,对纵隔旁区域≤5 mm的pGGN检出率影响更为明显。结论低剂量CT扫描和低权重迭代算法会影响胸部纵隔旁pGGN的成像质量和检出能力。对这些区域较小pGGN的筛查和随访,应合理地选择扫描剂量及迭代重建算法的权重。

双能CT螺距和迭代重建权重对单能衰减和有效原子序数的影响:体模研究

目的采用双能CT不同螺距宝石能谱成像(GSI)模式观察能量、螺距和迭代重建(IR)算法对CT值和有效原子序数(Z_(eff))测值的影响。方法采用双能CT GSI模式扫描由聚四氟乙烯(Teflon)、空气(Air)、低密度聚乙烯(LDPE)及丙烯酸(Acrylic)构成的Catphan500标准体模,设定螺距为1.375、0.984及0.516,分别以混合权重为20%、60%和100%的IR重建图像;记录体模各种材料在3个能量水平下(60、73和80 keV)的CT值及Z_(eff),计算并比较其在不同单能量、螺距及IR权重下的平均相对误差(MRE-CT值和MRE-Z_(eff))。结果所有能量、螺距和IR权重下,MRE-CT值均为Air0.05)。所有螺距和IR权重下,MRE-Z_(eff)均为Acrylic0.05)。结论GSI扫描参数对不同材料的影响程度不同;CT值和Z_(eff)测量精度受螺距影响而与IR强度无明显相关;能量水平仅影响测量CT值精度。

仿组织声学特性的琼脂基体模制备

利用琼脂、甘油和二氧化硅制备出可根据具体的组织声学特性来调配的通用体模配方。调制不同甘油浓度的琼脂-甘油体模并测量其声速得到甘油浓度与体模声速变化的线性关系。改变二氧化硅浓度并测量琼脂-二氧化硅体模的声衰减系数变化得到二氧化硅浓度与体模声衰减系数变化的线性关系。根据人体组织实际的声学特性(如声速、声衰减系数)确定甘油和二氧化硅的浓度,制备该配方的体模并测量其声学特性。由此得到的大脑(2%琼脂-17%甘油-3%二氧化硅)配方的声速为1 599.94 m/s、声衰减系数为0.58 dB/cm-MHz,这与参考文献中发现的人脑声学特性相似。基于该通用配方可以制备不同组织的琼脂基仿组织体模。

自适应迭代重建应用于胸部CT低剂量扫描的体模研究

目的探讨Revolution CT低管电压联合自适应迭代重建(ASIR)对胸部体模低剂量扫描图像质量的影响。方法分别采用70 kV(低剂量,试验组)、80 kV(常规剂量,对照组)管电压,50 mAs自动管电流调节(ATCM)对体模进行多次扫描。胸部图像包括纵隔窗、肺窗2种。每组均进行0、30%、50%、80%、100%ASIR权重重建。测量不同管电压及ASIR值下心影、前胸壁的CT值及客观噪声,计算信噪比(SNR),并记录不同扫描条件中CT剂量指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP),计算有效辐射剂量(ED)。客观因素分析辐射剂量,由两位影像科高年资医生对图像进行主观评价。应用SPSS22.0统计软件进行分析,采用Kappa检验,两位放射科医生主观评价的一致性。结果随着ASIR权重增加,心影,前胸壁噪声(SD)减少,SNR增加。试验组SNR、CTDIvol、DLP、ED、主观评价得分均低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05),两组影像主观评分均大于3分。结论Revolution CT管电压70 kV,管电流50 mAs,结合ASIR技术可降低辐射剂量和噪声,同时使图像质量能满足诊断的要求。

面向大规模地理空间仿真的并行多智能体模型

针对大规模复杂多智能体仿真模型计算性能的问题,构建了一种基于分解-映射智能体任务调度方法的仿真模型。以草原生态政策驱动多智能体模型为例,分别进行1、50、100、500次任务的并行实验,预测不同任务数量下气候因素、出入栏率、综合效益等影响因子的演变过程及模拟消耗时间规律。实验结果证明该并行计算方法可以与多智能体模型完全兼容,极大的提高了大规模地理空间模型的仿真效率,对大规模复杂系统的研究具有重要的参考意义。

ICRP第145号出版物简介:成人网格参考计算体模

继2007年建议(第103号出版物)之后,国际放射防护委员会(ICRP)在第110号出版物(2009年)和第143号出版物(2020年)中发布了用于剂量系数计算的体素参考计算体模(VRCPs)系列。基于真人CT图像的VRCPs改进了解剖学和剂量学,而不是在2007年建议之前用于剂量系数计算的老式数学(或风式化)体模。然而,这种由体素大小固定的体素组成的体素体模在表示某些解剖结构,特别是那些比体素尺寸更小或更薄的体素体模时仍有局限性。因此,VRCPs不能对某些照射情况(主要是弱贯穿辐射)产生准确/可靠的剂量系数。

仿脑组织体模研究进展

仿脑组织体模是指可以有效模拟人脑组织形状、性质的等效材料组织或数字模型,可以在实验中代表人脑组织的某些生理特性从而达到特定的研究目标,根据其物理形态,通常可分为固体、液体、数字体模3类。仿脑组织体模具有安全经济,配置简单并且可重复使用的优势,被广泛应用于脑部疾病诊断、系统安全性评估等研究。本文就仿脑组织体模的分类、物理特性和脑科学研究应用3方面进行论述,在阐述当前仿脑组织体模与真实脑组织存在一定性质差异的同时也说明其在替代真实脑组织实验上有良好的应用前景。