应用图像配准技术推衍肺部四维计算机断层摄影技术剂量分布的可行性分析

目的分析应用图像配准技术推衍肺部四维计算机断层摄影技术（4DCT）剂量分布的可行性。方法从10例肺癌患者的4DCT图像中提取出呼气末和吸气末两个相位的图像，首先在呼气末图像上设计调强放疗（IMRT）计划，得到剂量DOUT，然后将此计划移植到吸气末，重新计算剂量，得到移植剂量DIN，接着，2个相位的图像进行三维B样条弹性配准，通过形变矢量场将DOUT映射到吸气末图像，得到推衍剂量DDEF，最后，以DIN为基准剂量，γ（3cm／3％）分析A组（DOUT vs DIN）和B组（DDEE vs DIN）的通过率，并对两组的通过率作配对样本t检验。结果在10例患者中，两组的γ分析通过率差异均有统计学意义（P〈0．05），且B组的平均通过率比A组多0．6％-4．7％，推衍剂量DDEF与DIN之间的差距小于DOUT与DIN之差。结论应用图像配准技术推衍肺部4DCT的剂量分布是可行的。推衍剂量与实际准确剂量之间的差距主要受个体化的呼吸运动幅度和应用不同的形变配准算法的影响。

基于体积变化的四维计算机断层图像重建

背景:目前还没有国产的四维计算机断层图像(4D-CT)机,而进口4D-CT系统要求在图像采集过程中监测呼吸信号,因此4D-CT重建只局限于特定少数品牌的进口CT机。另外,呼吸监测装置及4D-CT重建软件价格高昂,限制了这一先进技术在国内的普及应用。目的:克服现有4D-CT重建系统的缺陷,在普通多螺旋CT上实现4D-CT重建。方法:采用VC++程序设计语言和VTK工具包,开发4D-CT图像重建软件系统。对自由呼吸的患者进行多床位电影模式(Cine模式)扫描,每个床位Cine扫描持续时间约为患者的1个呼吸周期加1s(4～6s),在这期间每排CT探测器重建出8～15幅不同时刻(相位)的CT图像。结果与结论:根据体表轮廓和肺组织的体积变化确定CT图像在呼吸周期中的相位,并按相位不同对所有CT图像进行分组,得到一个完整的呼吸周期中多个相位的CT系列,再分别对各相CT图像序列进行三维(3D)重建,即得到了随时间变化的4D-CT系列,它不但明显地消除了运动伪影,而且反映了胸部和腹部脏器随呼吸运动变化的规律。提示基于体表轮廓和肺体积的周期性变化,能在普通螺旋CT上实现4D-CT重建,其重建过程不依赖于外在的呼吸监测装置、不受CT机本身的软硬件限制,具有普遍适用性。

双源计算机断层摄影回顾性心电门控胸腹联合主动脉血管造影图像质量

目的评价双源计算机断层摄影(computed tomography,CT)回顾性心电门控胸腹联合主动脉血管造影对主动脉和冠状动脉的显示及放射剂量。方法回顾性分析2009年12月至2010年11月本院行主动脉计算机断层摄影血管造影(computed tomography angiography,CTA)患者45例,其中回顾性心电门控胸部联合腹部扫描患者23例,常规无心电门控主动脉CTA扫描患者22例,比较两种不同扫描方式主动脉根部、主动脉弓、腹主动脉起始部、主动脉分叉部位的主动脉强化CT值,比较两种不同扫描方式升主动脉部位图像噪音。采用3分制评分方法,对主动脉根部及冠状动脉主要分支的图像质量进行评价,比较两种不同扫描方式主动脉根部及冠状动脉图像质量;并比较两种不同扫描方式的有效放射剂量。结果回顾性比较心电门控胸部联合腹部及常规无心电门控血管造影主动脉4个不同部位的CT值差异无显著意义,主动脉根部分别为(280·8±63·4)和(329·3±43·2)HU,主动脉弓分别为(288·9±60·9)和(320·7±47·6)HU,腹主动脉起始部分别为(267·2±65·1)和(315·4±43·5)HU,主动脉分叉分别为(293·3±75·2)和(322·7±45·8)HU,均P>0·05;常规无心电门控主动脉CTA扫描图像噪音(11·8±2·5)HU小于回顾性心电门控胸部联合腹部扫描的(19·3±4·8)HU,P=0·002。采用回顾性心电门控胸部联合腹部扫描,主动脉根部及冠状动脉主要分支有较高的可评价率,主动脉根部100%(23/23),冠状动脉83%(19/23);明显高于常规无心电门控主动脉CTA扫描,主动脉根部5%(1/22),冠状动脉0%(0/22),P<0·001。回顾性心电门控胸部联合腹部扫描的有效射线剂量明显高于常规无心电门控主动脉CTA扫描(P=0·038)。结论采用回顾性心电门控胸部联合腹部主动脉CTA扫描,可以使全主动脉得到良好的强化,能够清晰显示主动脉根部,并可评价冠状动脉,有效射线剂量高于无心电门控主动脉CTA。

基于四维计算机断层扫描图像的非小细胞肺癌影像组学特征稳定性分析

目的基于四维计算机断层扫描图像(4DCT)分析非小细胞肺癌影像组学特征的稳定性,评估该方法用于影像组学特征筛选的可行性。资料与方法选取20例非小细胞肺癌患者共200组CT影像,提取不同时相的影像组学特征,包括常规及纹理特征共60项。统计各特征在不同时相间的一致性相关系数(CCC)。引入动态范围指标(DR)量化各特征在不同患者间的差异。结果CCC>0.85的特征占总数的70%(42/60);CCC>0.95的特征占总数的35%(21/60)。DR>0.85的特征占总数的91%(55/60);DR>0.95的特征占总数的21%(13/60)。阈值在0.9~0.95范围间的筛选差异显著。使用CCC>0.95、DR>0.95筛选出10项特征,占本研究总特征数的16.7%(10/60)。结论4DCT多时相对比能够实现非小细胞肺癌影像组学特征稳定性分析,可作为影像组学特征筛选的一种方法。

3D机器人系统锥形束计算机断层成像在颈椎成像中的应用价值

目的:通过与常规X线摄影和CT进行比较,探讨Siemens双悬吊3D机器人系统(Multitom RAX)锥形束计算机断层成像(CBCT)在颈椎检查中的临床应用价值。方法:回顾性将在本院骨科就诊且因疑似颈椎疾病而分别行正侧位X线摄影(A组)、颈椎CT(B组)或3D RAX CBCT(C组)检查的60例患者纳入本研究。基于3组图像,测量每例患者颈椎解剖学参数,包括枕颈角(OC_(2)A)、第1胸椎倾斜角(T_(1)SA)、C_(2)与C_(7)矢状面轴向距离(cSVA)及颈椎前凸角(CL),并采用4级评分法评估图像质量。计算各组的辐射剂量,包括容积剂量指数(CTDI)、剂量长度乘积(DLP)和剂量面积乘积(DAP)。对3组的各项解剖学参数的测量结果、图像质量及辐射剂量指标进行比较。结果:A、C两组的OC_(2)A、CL及cSVA分别为18.29°±6.73°、10.52°±12.53°、(26.77±10.33)mm及18.14°±7.23°、10.54°±11.08°、(27.07±9.26)mm,两组间差异均无统计学意义(P>0.05);B组的OC_(2)A、CL及cSVA分别为14.78°±6.98°、3.32°±13.70°和(21.92±8.85)mm,与A、C两组间的差异均有统计学意义(P<0.05)。三组之间图像质量主观评分(A组:2.5±0.65、B组:3.72±0.45、C组:3.52±0.62)的差异有统计学意义(P<0.05)。C组的剂量长度乘积(DLP)较B组降低了54.6%,较A组DAP增大了86.9%,差异均有统计学意义(P<0.001)。结论:颈椎检查时,采用3D机器人系统CBCT较常规X线能提供质量更高的图像且相比CT有更精准的站立位测量数据及更低的辐射剂量,能为临床提供更精准、更有价值的测量参数。

双源CT Flash扫描在肺动脉计算机断层摄影血管造影术检查中的应用价值

目的:探讨双源CT Flash扫描在肺动脉计算机断层摄影血管造影术(computed tomography angiography,CTA)检查中的应用价值。方法:对应用双源CT Flash扫描与应用普通扫描方法的肺动脉CTA图像各40例进行对照,探讨应用双源CT Flash扫描模式对肺动脉CTA图像质量的影响。结果:两种检查方法的各级肺动脉的CT值差异无统计学意义(P>0.05);左肺段静脉、右肺段静脉、左房、升主动脉的CT值差异有统计学意义(P<0.05);图像质量主观评分差异有统计学意义(P<0.01)。结论:双源CT Flash扫描模式在肺动脉CTA检查中能有效地缩短扫描时间、降低对比剂用量并获得高质量图像。

基于超声波断层图像的三维重构方法

为降低检测成本,减少辐射危害,提出了基于超声波断层图像进行典型零件的三维重构方法.设计了相共振结合拉东反变换计算方法的零件断层扫描试验,基于Matlab平台构建了轮廓提取算法、图像堆叠算法以及三维模型重构算法.结合图像处理算法与三维模型重构算法实现了二维超声断层图像的三维重构,重构的零件外形尺寸与内部形位误差约为1 mm.结果表明,本文提出的超声波断层图像三维重构方法可靠、准确,可用于典型金属零件轮廓及内部缺陷的无损检测与三维重构.

数字乳腺断层重建2D图像技术在乳腺病变诊断中的应用价值

目的通过与全视野数字化乳腺X线摄影(Full Field Digital Mammography,FFDM)对比,探讨数字乳腺断层重建的合成二维图像(Synthetic Mammography,SM)在诊断乳腺良恶性病变中的应用价值。方法回顾性分析我院153例乳腺良、恶性病变患者的FFDM与SM图像,比较2组图像病变可见性评级、影像征象、BI-RADS分类及平均腺体剂量,以病理结果为“金标准”,ROC曲线评估2组图像诊断效能。结果FFDM与SM病变可见性评级存在统计学差异,SM病变显示略优于FFDM(Z=-3.130,P=0.002);2组图像显示乳腺病变影像征象一致性较好,Kappa值为0.827~0.900;FFDM与SM诊断乳腺良恶性病变的曲线下面积分别为0.847(95CI%:0.774~0.921)和0.861(95CI%:0.789~0.933),差异无统计学意义(Z=-1.347,P=0.178);FFDM与SM的平均腺体剂量差异有统计学意义(P<0.001),SM+DBT平均腺体剂量相比FDM+DBT降低约45%(3.29/6.01)。结论SM与FFDM在乳腺良恶性病变诊断中的应用价值相当,SM可替代FFDM作为二维图像与DBT联合应用于乳腺病变检查,且没有增加辐射剂量。

基于四维CT图像的人体胸腔动态仿真模型研究进展

对于不适于手术治疗的胸腹腔肿瘤患者,个体化放疗是行之有效的治疗手段。基于CT、MRI的图像引导放射治疗(IGRT)和强调放射治疗(IMRT)可基本解决静止靶区的精确放疗问题,但对于胸腹腔内的运动靶区效果欠佳。基于四维CT(4D-CT)图像构建动态胸腔模型,可以准确真实反映人体胸腔内部器官和组织的运动情况,对实现个体化精确放疗有重要应用价值。本文对目前构建动态胸腔模型的主要方法及其研究进展进行综述。

基于狭缝图像的四维光场模型

近年来基于图像的绘制方法有了很大发展。其中光场方法提供了一种有效的四维参数化模型，但是这种四维函数局限于无遮挡的空间。为了在有遮挡的环境中运行，这种四维光场函数被扩展为五维光场函数。然而该方法在显示速度上仍达不到实时。本文提出基于狭缝图像的四维光场模型，以减少视点在垂直方向上的自由度为代价，使在有遮挡的环境中漫游速度大大加快。本文介绍了这种四维光场的表示和采样、重采样的过程，最后给出了实验结果并讨论了后续的工作。

基于回顾性心电门控计算机断层摄影四维数据采集和结构化稀疏算法的心脏容积时间关系研究

本文拟研究心脏全心动周期各房室容积与时间的关系,用于指导动态心脏体模的运动测控。本课题组共筛选50例试验对象以回顾性心电门控技术采集20个时相的心脏计算机断层摄影造影(CTA)图像,利用心功能分析软件测量心脏全心动周期各房室容积值。将患者按照性别、年龄、体重、身高、心率等因素分组,采用重复测量设计方法进行统计学分析,利用结构化稀疏算法拟合容积时间关系的数学表达式。研究结果显示,以性别、年龄、体重、身高和心率分组,在时间点上各房室容积值的差异均具有统计学意义(P=0.000);时间因素与性别分组在左心室存在交互作用(F=8.597,P=0.006),其余分组与时间因素不存在交互作用;右心室在不同体重分组之间容积值的差异具有统计学意义(F=9.004,P=0.005),其余各分组之间容积值的差异均无统计学意义。其次,以结构化稀疏算法与最小二乘法拟合的心脏各房室容积时间关系式的准确度相当,但前者拟合结果的表达式更简洁,其基函数的非零元个数仅为最小二乘法的2.2%,且鲁棒性测试表明,拟合结果鲁棒性可靠。基于本文以上研究结果提出,若将拟合关系式用于心脏运动测控或能更准确模拟动态心脏的运动规律,为动态心脏体模运动仿真的测控装置研究奠定了一定的理论基础。

CT影像计算机辅助教学系统的开发与应用

在一定的软、硬件设备下 ,通过视频捕获、胶片扫描仪扫描及数码照相机获取CT图像并输入计算机 ,利用图像处理软件对图像进行编辑处理 ,并存放于相应文件内。通过主界面窗口 ,访问所建库文件的相关内容 ,获取所需信息 ;借助疾病分类索引窗口 ,可对库文件进行维护和管理。开发CT影像计算机辅助教学系统 ,目的在于借助该系统的交互性和自主性在线教学功能 。

下颌骨体三维图像重建

目的:重建下颌骨体的三维图像,对牙种植术前诊断有重要意义。方法:以带有牙齿和牙槽窝的下颌骨为实验模型,应用CT实施层厚2 mm,层距l mm的薄层连续CTM扫描。将二维CT图像经VX3000扫描仪扫描并输入计算机,通过配准等技术进行三维图像重建的实验研究。结果:重建的下颌骨及牙齿三维图像重建逼真,既能精确显示其三维空间结构和形态,亦能沿X、Y、Z轴完成连续旋转变换。结论:由二维CT图像重建的三维图像所表达的视觉效果,可在解剖学、影像学和临床医学领域发挥重要作用,为牙种植术前诊断软件的开发奠定理论基础。

快速现场细胞学评价联合四维导航引导CT肺穿刺活检术在肺部疾病诊断中的应用探讨

目的:探讨快速现场细胞学评价(ROSE)联合四维导航引导X射线计算机断层摄影(CT)肺穿刺活检术在肺部疾病诊断中的应用价值。方法:选取医院收治的74例肺部疾病患者,依据穿刺活检术方法的不同将其分为观察组(35例)和对照组(39例)。对比两组平均穿刺针数、穿刺标本合格率及并发症(咯血、气胸)发生情况,并将穿刺活检术后组织病理结果与临床确诊结果进行对比,判定诊断符合率。结果:两组平均穿刺针数比较差异无统计学意义,观察组穿刺标本合格率(100.00%)高于对照组(87.18%),差异有统计学意义(x^(2)=4.812,P<0.05);两组总并发症发生率比较差异无统计学意义;对照组疾病诊断符合率为82.35%,观察组疾病诊断符合率为97.14%,观察组疾病诊断符合率高于对照组,差异有统计学意义(x^(2)=4.138,P<0.05)。结论:在肺部疾病的诊断中应用ROSE联合四维导航引导CT肺穿刺活检术,可提高穿刺标本合格率及疾病诊断符合率,且未增加穿刺针数及并发症的发生,可为临床肺部恶性病变的早期筛查及治疗提供支持与帮助。

PET/CT联合四维CT在配合度较差食管癌患者放疗中的价值

目的探究PET/CT联合四维CT(4DCT)方法在呼吸困难、配合度较差食管癌患者放疗中的优势。方法选取82例确诊为食管癌的患者,分别进行3DCT、4DCT和PET/CT胸部定位扫描,经过图像配准,叠加4DCT各个时相采集到的靶区得到10个时相下的肿瘤靶区IGTV_(10),在PET图像上基于标准摄取值(SUV)≥2.5、20%SUV_(max)及30%SUV_(max)分别得到靶区IGTV_(PET2.5)、IGTV_(PET20%)和IGTV_(PET30%)。根据患者的靶区运动范围将其分为<0.5 cm、~1 cm、~1.5 cm、~2 cm以及>2 cm五组,分别对5组患者采用PET/CT+3DCT和PET/CT+4DCT进行定位,计算各组患者不同定位方式下的体积比和适形指数(CI),探究PET/CT+4DCT定位方法的最佳适用范围。结果患者三维运动矢量3D-vector在<0.5 cm、~1 cm、~1.5 cm、~2cm以及>2 cm这5个区间的样本量分别为4例、13例、15例、31例和19例,分别占总人数的比例为4.88%、15.85%、18.29%、37.80%和23.17%。当靶区运动范围<1 cm时,PET图像/3DCT图像和PET图像/4DCT图像两种方法的体积比和CI的差异无统计学意义(P>0.05);当靶区运动范围≥1 cm时PET图像/4DCT图像的体积比和CI均优于PET图像/3DCT图像(P<0.05),且SUV阈值为2.5时与4DCT结合方法最优。结论患者靶区运动范围在1 cm以上时,运用PET/CT联合4DCT的定位方法具有明显优势。选取合适的SUV值,通过PET/CT联合4DCT可以准确勾画对配合度较差的食管癌患者靶区,消除PET/CT空间分辨率不足,同时包含了靶区空间的运动信息。

螺旋CT四维重建对早期肺小结节术前定位的价值

目的 探讨256排螺旋CT四维重建技术在早期肺小结节术前定位中的应用效果。方法 收集2014年9月1日—2017年3月1日在我院行胸腔镜切除术的肺小结节病人46例,按照不同的定位方法分为两组。试验组18例病人术前采用256排螺旋CT四维重建技术确定肺小结节所在肺段,定位后直接行胸腔镜解剖性肺段切除手术;对照组28例病人术前采用低剂量CT引导下穿刺定位,定位后行胸腔镜楔形切除手术。分别记录两组病人的定位成功率、穿刺并发症、切缘阳性率、术中出血量和住院时间。结果 试验组病人的定位成功率(100.0%)明显高于对照组78.6%(χ^2=4.44,P<0.05)。试验组病人无因切缘阳性而需二次手术切除者,而对照组有2例因术中冷冻病理检查提示切缘阳性而需要再次手术扩大切除范围。对照组和试验组病人的总并发症发生率分别为42.9%和0,试验组明显低于对照组(χ^2=10.44,P<0.05)。试验组病人术中出血量和住院时间均低于对照组病人,但两组之间差异无显著性(P>0.05)。结论 256排螺旋CT四维重建术前能立体定位肺小结节,更准确判定病灶情况,有利于术中精准完整切除病灶,并可避免术前穿刺操作,减少相应并发症发生,值得基层医院推广应用。

二维图形数据的线性四叉树编码方法研究

介绍了二维图形数据的线性四叉树编码数据结构.用该数据结构研究了二维图形数据的四叉树编码的转换、缩放、显示、存储等算法,讨论了二维图形数据由四叉树编码数据转换为光栅扫描显示图形的方法以及用C语言实现二维图形四叉树编码数据结构的各种算法.该算法适用于二维图形数据的四叉树编码数据的压缩存储和各种逻辑图形操作,可节省大量的存储空间,加快图形/图像数据的运算速度,为计算机图形学的压缩编码技术提供了新的研究手段.

基于多模图像融合理论的人眼球及眼眶肿瘤的三维重建与显示(英文)

目的:研究CT和MRI融合技术在眼球及眼眶肿瘤中的应用。方法:对13例眼球及眼眶肿瘤的CT和MRI的二维图像通过特征点配准结合ILCP法(IterativeLocalClosestPoint)进行融合,运用RayTracing法进行三维融合图像的重建。结果:实现了人眼球及眼眶肿瘤CT和MRI三维融合图像的重建与显示,眼球及眼眶肿瘤的CT和MRI信息综合起来作为一个整体成像在同一幅图像上,立体显示了眼部正常与病变组织的三维结构,提供了眼眶的三维立体视觉,使眼眶的结构便于理解。结论:多模图像融合能使临床获取更准确和全面的诊断信息。它能帮助医师制订周密的手术方案,并且对临床教学及加强医患沟通有重要指导意义。