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。

计算机行肝脏CT断层三维重建及测量在肝癌中的应用研究

目的 探讨利用个人电脑及自行开发的软件对肝脏CT断层图像进行三维重建和测量及其在肝癌患者的临床意义。方法 术前对 46例行原位肝移植的肝硬变门静脉高压症患者和 5例肝癌患者的肝脏CT断层图像进行三维重建和测量 ,术后与肝硬变门静脉高压症患者切除的受体实测肝体积进行对比分析。结果 对 46例肝硬变门静脉高压症患者用本方法测得平均肝脏体积为 ( 983 .3 3± 2 0 6.11)cm3 ,同组实测平均肝脏体积为 ( 90 4.93± 2 0 9.5 6)cm3 ,二者之间呈高度正相关 (r =0 .969) ,本方法测值的平均误差为 8.66%。本方法三维重建肝形状与切除同例肝标本实际形状基本相似。可任意角度旋转来观察三维重建肝。可以在重建肝脏同时重建肿物。当肿物被周围组织遮挡显示不清时 ,可用半透明显示法对肝脏进行半透明处理。同时 ,可测定肿物的体积及预计肝切除后的预留肝量。结论 运用该方法在个人电脑上实现肝脏连续CT断层图像三维重建和体积测量准确性较高。对术前明确肝肿瘤范围 ,正确选择手术术式 ,预测手术进程以及对肝病患者的随访和疗效判定 ,活体肝移植供受体匹配选择都有一定帮助。

CT图像肺结节计算机辅助检测与诊断技术研究综述

肺结节计算机辅助诊断(Computer-aided diagnosis,CAD)能够从CT图像中检测、分割和诊断肺结节,提高早期肺癌的生存率,因而具有重要临床意义。由于肺结节的形态根据其类型、尺寸、位置、内部结构及恶性与否等动态变化,导致肺结节检测和诊断已经成为一个重大的挑战问题。本文对比分析了CAD系统中肺实质分割、肺结节检测、肺结节分割以及肺结节良恶性判断等4个步骤所运用的关键技术及挑战,并指出开发有效CAD系统需要进一步优化不同类型结节诊断算法灵敏度、降低结节检测误报数量、提高诊断自动化水平,同时需要集成影像存储与通信系统(Picture archiving and communication systems,PACS)以及电子病历系统(Electronic medical record systems,EMRS),以便在日常临床实践中应用。

单光子发射计算机断层显像/螺旋CT骨显像对脊柱单发病灶的鉴别诊断价值

目的探讨单光子发射计算机断层显像（single photon emission computed tomography,SPECT）/螺旋CT骨显像对脊柱单发病灶是否为肿瘤骨转移的鉴别诊断价值。方法收集57例恶性肿瘤患者全身骨显像资料,筛选出脊柱单发浓聚后行病灶部位的SPECT/CT显像的资料。由2名核医学医师结合全身骨显像分别对SPECT图像和SPECT/CT融合图像进行分析,对脊柱病灶诊断分为肿瘤骨转移、良性病变以及不能确定诊断。分别计算SPECT图像和SPECT/CT融合图像能明确诊断和不能明确诊断的百分率及其95%CI,并采用2χ检验进行比较。结果对57处病灶的分析结果显示,SPECT图像能明确诊断的病灶共26处,占45.6%（26/57）,95%CI为32.7%~58.5%;不能明确诊断的病灶共31处,占54.4%（31/57）,95%CI为41.4%~67.3%。SPECT/CT融合图像能明确诊断的病灶共52处,占91.2%（52/57）,95%CI为83.9%~98.6%;不能明确诊断的病灶共5处,占8.8%（5/57）,95%CI为1.4%~16.1%;SPECT/CT融合图像的明确诊断率显著高于SPECT图像（2χ=27.20,P〈0.05）。结论对脊柱单发病灶,SPECT/CT融合图像较单纯的SPECT图像能提供更多的诊断信息,可以明显提高诊断的准确性。

基于CT图像的肺结节计算机辅助诊断系统

本文介绍了一种基于CT图像的肺结节计算机辅助自动诊断系统。我们将肺结节的自动检测分为肺实质的提取、感兴趣区域(ROI)的分割和ROI特征参数提取及分类判别几个步骤。该系统能够在对肺部CT图像进行自动分析后给医生提示出可疑肺结节,从而提高了医疗诊断效率。

基于正弦图的计算机断层图像配准

为了解决工业X射线无损检测中图像配准的问题,以计算机断层(CT,Com-puterized Tomography)图像中物体的位置变化与采集的投影数据之间的理论关系为基础,提出了基于正弦图的CT图像配准算法.该算法结合实际的投影采集系统对投影信号进行预处理,并利用投影信号的相关性寻找物体的位置变化,可以解决二维平行束和扇束投影采集方式下物体二维刚性变换的配准问题.由于提出的算法是在重建之前的投影域内进行,因此相比传统的图像域内的配准算法适用性更高,尤其当投影数据不足、质量不高、噪声较大、重建图像有严重的伪影时,该方法更加有效可靠.对某一封装零件的配准结果证明了算法的可行性.

基于CT图像的肺结节计算机辅助检测技术的研究进展

目的:通过对国内外在基于CT图像的肺结节计算机辅助检测技术(Computer-Aided Detection,CAD)领域的研究状况及其研究进展的综述,以期能对CAD研究提供借鉴。方法:根据对近年来国内外报道的CAD文献的分析和深入研究,结合作者在CAD方面的研究体会,本文对CAD国内外研究进展情况、存在的问题及可能的解决方案进行了详细的论述。结果:通过对目前国内外CAD研究中存在的问题及原因的深入分析,我们认为在建立能够描述不同类型肺结节的数学模型的基础上,基于大样本病历的数据库,设计有效的检测方法是提高肺结节检测效率的关键。结论:CAD能有效辅助放射科医生从CT图像中检测出肺结节,从而为肺癌的早期诊断奠定基础,但由于CAD研究尚存在的局限性,目前报道的CAD研究离临床的实际需要尚有较大的差距。

噪音工业计算机断层图像中追踪三维边缘曲面

提出了基于分数阶积分去噪的工业计算机断层切片图像中三维边缘曲面追踪算法.由于二维分数阶积分在去噪的同时能够很好地保持二维图像细节信息,且计算量较小,采用离散模板滤波形式去噪,效果良好.因此本文将二维分数阶积分连续理论推广至三维,利用二维分数阶积分傅里叶变换的可分离性,推导出三维离散去噪滤波模板,加入至三维边缘曲面追踪算法,克服了传统算法中Lalacian算子对噪音比较敏感的缺点.由于三维分数阶积分具有良好的去噪能力,可有效抑制噪音.实验结果表明,本文提出的基于三维分数阶积分去噪的算法能够从噪音污染工业计算机断层图像切片图像中追踪出高准确度的边缘曲面,有效改进了边缘曲面追踪算法易受噪音干扰影响的缺陷,通过体数据峰值信噪比和视觉效果比较,本文提出的算法性能优于基于三维高斯去噪的三维图像边缘曲面追踪算法.

单光子发射型计算机断层显像与脑CT及MRI对持续植物状态患者脑血流灌注的观察(英文)

目的:观察持续植物状态(persistentvegetativestate,PVS)患者脑血流灌注情况,并以此判断高压氧综合治疗的效果分析。方法:采用99Tcm-双半胱乙酰(99Tcm-ECD)单光子发射型计算机断层(simpleportonemissioncomputertomograph,SPECT)显像方法对26例不同病因所致的PVS患者进行了观察,9例随访60d至3年,其中17例行脑CT,14例行脑MRI检查。结果:26例PVS患者脑血流灌注全部显示异常,9例PVS患者显示部位与脑CT或MRI相符,9例不符。9例随访观察SPECT显示,6例随病情恢复,脑血流灌注亦恢复正常,另3例中,2例患者无明显变化,仍处于PVS,1例患者血流灌注进一步减少,3年后死亡。结论:99Tcm-ECD脑SPECT显像检查安全可靠,可明确反映PVS患者脑血流灌注情况,弥补脑CT或MRI之不足,并可作为高压氧综合治疗PVS观察预后的指标。

脑损害CT图像的计算机标准化方法研究

针对目前脑损害临床研究中存在的实际问题提出了颅脑 CT影像的标准化概念 ,并借鉴图像恢复中的几何纠正技术 ,提出了一套可行的颅脑 CT影像的标准化方法。该方法首先对原始 CT图像进行预处理 ,然后自动寻找控制点 ,确定多项式校准方程 ,最后进行标准化处理。在标准化图像上 ,进一步进行了检验统计工作 ,实验结果证实该方法行之有效 。

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。

CT衰减校正在IQ-单光子发射型电子计算机断层扫描心肌灌注显像中的应用价值

目的:以无冠心病者为研究对象,IQ-SPECT模式采集图像,采用4DM软件对心肌节段的放射性摄取值(%)和17节段自动评分系统对结果进行评价,比较CT衰减校正(AC)对心肌灌注显像(MPI)结果判断的影响。方法:对59例行静息+负荷SPECT MPI结果为阴性,且冠状动脉造影或冠状动脉CT造影检查结果提示冠状动脉未见狭窄或狭窄<50%,对其静息心肌灌注图像进行回顾性分析。其中男性28例,女性31例,年龄(58.3±9.8)岁,体质指数(24.9±3.4)/(kg/m^2)。采用4DM软件比较衰减校正前后左心室5个大的心肌节段(心尖、前壁、间隔、下壁和侧壁)的放射性摄取值(%),以及17个心肌节段评分的变化情况。结果:AC后受检者下壁和间隔的放射性摄取值(%)显著性升高,心尖部的放射性摄取值(%)则明显降低(P<0.05)。AC后86%(51/59)的下壁和85%(50/59)间隔的放射性摄取值(%)升高,100%(59/59)心尖部放射性摄取值(%)均降低。采用17节段5分法的评分系统,AC后多数下壁(78%,46/59)、间隔(59%,35/59)和心尖部(69%,41/59)的评分保持不变。但对女性患者,AC后42%(13/31)的前壁和心尖部评分值均增加,可能会导致假阳性结果。结论:IQ-SPECT模式下,AC会导致受检者下壁和间隔的放射性摄取值(%)明显升高,心尖部则显著降低。临床医师在图像判读时需引起注意。

计算机统一设备架构加速外部计算机断层图像重建

外部计算机断层成像(CT)重建主要用于重建管状物(如管道)的管壁截面图像,具有重要的实际意义。外部CT重建算法中,带子区域平均图像总变差最小的凸集投影(SA-TVM-POCS)重建数值算法可以得到高质量的CT图像,可用于管道的无损检测。但由于在实现过程中计算量较大,阻碍了其在一些时间要求较高环境中的应用。计算机统一设备架构(Computer Unified Device Architecture,CUDA)是近几年发展起来的解决高强度计算的有效工具之一,该文利用CUDA的高强度并行计算性能,提高外部CT问题SA-TVM-POCS算法的速度,从而增加该算法的应用范围;为充分利用CUDA其高强度数据级并行计算能力,该文改进了SA-TVM-POCS算法的实现过程以适应CUDA的并行计算架构。实验结果表明,该文方法可以在重建图像质量没有下降的情况下,加速比达到20倍以上;所以,利用CUDA可以加快SA-TVM-POCS算法的计算速度。

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。

单光子发射计算机断层显像/CT在脊柱外科精准诊断定位应用中的临床问题分析

背景:目前MRI等检查在脊柱外科某些疾病的精准诊断定位中存在一定的局限性,随着单光子发射计算机断层显像/CT在脊柱外科得到广泛应用,逐渐发现其在临床诊断定位方面具有独特的价值和优势。目的:评估单光子发射计算机断层显像/CT在脊柱外科精准诊断定位方面的应用价值。方法:将2017年1至12月在青岛市市立医院东院住院患者单光子发射计算机断层显像/CT检查与X射线、CT、MRI等影像学比较,总结分析单光子发射计算机断层显像/CT在腰椎小关节突紊乱、胸腰椎体压缩性骨折、术后腰背部疼痛以及脊柱恶性肿瘤诊断定位中的优势及存在的问题。结果与结论:(1)单光子发射计算机断层显像/CT因为灵敏度高的特点,在腰椎小关节突紊乱、术后腰背部疼痛以及脊柱恶性肿瘤的早期诊断方面具有独特的优势;(2)然而单光子发射计算机断层显像/CT特异性差,在胸腰椎压缩性骨折等诊断方面存在假阳性率,而在溶骨性破坏的脊柱肿瘤诊断方面存在假阴性率;(3)提示单光子发射计算机断层显像/CT在脊柱外科精准诊断定位方面具有重要临床应用价值。

利用计算机断层扫描技术反演沉积物粒级组成--以黄河水下三角洲现代沉积为例

计算机断层扫描技术(computed tomography,CT)可对沉积物岩芯进行高分辨率、无损分析,探索CT数据(即CT值)与沉积物粒度的关系可以实现岩芯沉积物属性的快速、连续获取,有助于对岩芯沉积特征和沉积过程的全面了解。基于采自黄河水下三角洲的多根岩芯,利用CT技术对岩芯进行扫描获取CT值,同时对岩芯进行高分辨沉积物粒度分析,探讨CT值与沉积物粒级组成的联系。研究表明,黄河水下三角洲沉积物以粉砂为主,CT值主要分布于700~1000 HU之间;沉积物粒度与CT值间存在显著的非线性正相关,即当沉积物粒度变大时CT值随之升高,并据此构建了沉积物粒度与CT值之间的关系式;沉积物粒级中的砂、粉砂、黏土粒级与CT值区间1200~1500 HU、800~1200 HU、600~800 HU亦存在良好的对应关系,并可以通过CT值区间估算粒级含量。经过实际应用验证,通过CT扫描反演沉积物岩芯的粒级组成是有效的,该方法也可以用于其他海域沉积物粒级组成的反演。

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。