基于子空间特征相互学习的MRI与PET/SPECT图像融合

在医学图像中,MRI图像提供包含细节的纹理结构信息和较好的分辨率,而PET/SPECT图像保留了分子活性信息以及颜色功能信息,因此,将它们进行融合是一项重要的任务。大部分现有的方法在融合过程中存在颜色失真、模糊和噪声等问题。为此,提出了一种新的基于子空间注意力孪生自编码网络(Subspace Attention-Siamese Auto-encoding Network,SSASAEN)来融合MRI和PET/SPECT图像中有意义的信息。在图像融合网络中提出SSA-SAEN,引入了子空间特征相互学习概念,利用子空间注意力模块,使MRI和PET/SPECT图像能够在学习自己特征的同时互相学习彼此的特征,同时减少信息冗余,保证高效、完整的特征提取。此外,通过条件概率模型对所提取的特征进行互补融合,同时将加权保真项、梯度损失项加入到训练网络中,以达到网络优化的目的。在公共数据集上进行的大量定性和定量实验表明,该方法能够得到一幅清晰的融合图像,表明了该方法与其他先进方法相比的优越性和有效性。

基于改进结构张量的三维PET/MRI图像融合

将核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)与正电子发射断层成像(positron emission computed tomography,PET)进行融合,可以实现阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)的预防与诊断.提出了基于3D ISobel与双目标海洋捕食者的结构张量(ISobel and double-objective marine predator algorithm based on structure tensor,IST)分解算法,提高了分解的可靠性与稳定性,使细节信息充分表达.提出了联合三维拉普拉斯加权能量的迹值相位一致性(joint weight sum of 3d energy and modified laplacian and trace phase congruency,ETPC)的边缘区融合规则,充分描述了融合图像局部区域特征分布.融合结果表明,基于改进结构张量的三维PET/MRI图像融合算法解决了结构张量分解欠缺可靠性、融合图像细节信息不充分、局部特征描述不完善的问题,在主观评价和客观评价方面都要优于其他的空间域和变换域的融合方法.

PET与CT或MRI异机图像融合的临床应用

将PET图像与CT或MRI图像融合,既可优势互补,又可提供更多有价值的诊断信息.笔者对此进行了尝试.

基于ShearLab 3D变换的3维PET/MRI图像融合

为了解决阿尔茨海默病3维正电子发射断层成像(PET)与核磁共振成像(MRI)相同位置强度不同问题,同时保留MRI大脑皮质、脑回沟、海马体等的萎缩情况,首先将两幅源图像在统计参量图(SPM)中预处理,再利用3维剪切波系统(ShearLab 3D)最优表达高维数据的能力对图像分解,生成低高频子带,并以方差作为阈值将高频子带分为中高频子带。低频子带使用3维扩展的加权局部能量与改进拉普拉斯算子的加权和加权的融合规则,并引入锐化矩阵为权重参量,使融合图像边缘清晰;中频子带以绝对值为活动度量增强图像的边缘信息;高频子带以3个3维底层特征加权融合规则增强图像的细节特征。最后,利用ShearLab 3D逆变换获得PET/MRI图像。结果表明,ShearLab 3D变换的融合结果整体优于空域和小波变换;ShearLab 3D方法中将不同融合规则对比分析,该算法融合结果的平均梯度、空间频率、边缘强度、综合熵分别提高了11.09%,22.58%,152.68%,0.58%,解决了边缘模糊、细节不清晰的问题。该研究为PET/MRI图像融合提供了参考。

基于3D NSDST和改进空间频率相结合的MRI/PET图像融合

为解决三维核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)与正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,PET)融合细节表达不足及能量信息不完善问题,提出了一种基于三维非下采样离散剪切波变换(3D Nonsubsampled Discrete Shearlet Transform,3D NSDST)和改进空间频率(spatial frequency,SF)相结合的图像融合方法。利用3D NSDST将MRI图像和PET图像分解为一个低频子带和若干个高频子带。低频子带取用改进SF的融合策略,自适应调节图像块的大小,同时考虑了三维空间内二十六邻域的体素信息,引入了三维拉普拉斯能量和来保留细节信息。高频子带取用脉冲耦合神经网络(Pulse Coupled Neural Network,PCNN)的融合策略,将三维拉普拉斯能量和作为输入,并用三维梯度能量作为链接强度来调节神经元。最后经3D NSDST逆变换重构图像,实现MRI/PET图像融合。实验结果表明,3D NSDST和改进空间频率相结合的融合策略可以有效保留图像中的细节信息,同时不会影响图像的整体对比度,在主观评价和客观评价上与已有算法相比具有一定优势。

PET-MRI异机图像融合相关设备机房设计施工方案的研究

目的:为PET-MRI异机图像融合各设备的安装提供合理的机房布局设计和施工。方法:根据PET和MRI 2台设备的安装要求进行设计和施工。结果:通过认真分析2台设备的安装环境条件要求,制定合理的方案,使该2台设备能方便地配合使用。结论:通过合理的设计施工,充分发挥了2台设备的诊疗作用。

人脑MRI和PET图像的融合方法

目的:研究MRI和PET医学图像融合的方法并且应用在人脑神经解剖中。方法:以Chamfermatching为基本配准方法和以模糊数学为理论基础的融合方法。结果:使得融合后图像有很强的抗配准偏差能力,并且能极大程度地保留原来解剖性信息图像和功能性图像的信息。能根据融合算子的不同组合,得到倾向于不同检查仪器结果的图像。结论:通过本文方法得出的融合后图像,能在人脑解剖结构上显示出该区域的功能状态,对于了解该结构的存在、变异、病变提供了很大的便利。对人脑神经解剖学研究和临床应用都有很大的理论和实践意义。

基于非下采样剪切波变换的PET/SPECT和MR图像融合

目的针对PET/SPECT伪彩色图像空间分辨率低而MR灰度图像空间分辨率高的融合问题,探究一种新方法来提升PET/SPECT和MR图像的融合质量。方法对待融合图像进行非下采样剪切波变换(nonsubsampled shearlet transform,NSST),得到各自的低频子带和高频子带,然后采用绝对值取大规则去融合高频子带,采用本文提出的基于Haar小波的能量(Haar wavelet based energy,HWE)规则去融合低频子带,最后对融合后的高、低频分量进行逆NSST从而获得融合图像。采用40组脑PET/SPECT和MR图像对本文所提出方法进行测试,并与其他典型的融合方法进行比较。结果本文方法与基于DTCWT,NSCT,NSCT-SR和NSST的融合方法进行测试,结果表明,本文方法在4个指标上最优,1个指标上次优。结论本文方法在PET/SPECT和MR图像的融合中具有优越性,可提升此类医学影像在辅助临床诊断和放疗手术计划中的精准性。

PET-MRI医学图像融合与混合神经胶质瘤分类模型

针对PET与MRI医学图像融合后部分区域灰度低,容易产生伪影,且特征提取不充分存在细节缺失等问题,首先设计基于NSST多尺度变换的图像融合方法,对于高频子带设计残差网络对PET与MRI图像像素点进行权重分配后再融合,对于低频子带按照稀疏表示的融合规则进行融合,通过逆变换得到融合后的结果;之后设计一个密集卷积网络框架,引入自注意机制对图像的不同区域特征进行权重分配,在密集块之间引入尺度变化层得到不同尺度的特征图,并跨层融合不同尺度的特征图以恢复因多层卷积丢失的信息;为恢复因池化丢失的特征细节,设计后处理模块postProcessor对多尺度层提取到的特征图进行处理;最后模型通过具有2个神经元的全连接层与softmax分类器得到分类标签。模型在哈佛大学全脑图谱数据集与TCIA上进行实验,结果表明,融合后的脑部水平切面PET-MRI图像能更好地反映中央沟征以及边缘支括弧征,分类准确率达到97.6%和98.2%。

PET/CT与MRI融合图像诊断直肠癌淋巴结转移的临床价值及影像学分析

目的探析PET/CT与MRI融合图像技术应用于直肠癌淋巴结转移的影像学特征及诊断价值。方法选择2019年4月—2021年9月本院就诊的54例直肠癌患者作为研究对象,按照淋巴结是否转移分为转移淋巴结组、非转移淋巴结组两组,转移淋巴结组234枚、非转移淋巴结组162枚。通过测量转移、非转移性淋巴结的长短径、SUV最大值(PET/CT)、ADC值(MRI)对比不同技术诊断直肠癌淋巴结转移结果及淋巴结转移诊断效能;分析两种技术影像学定量特征。结果PET/CT诊断中转移淋巴结(阳性)SUV平均值明显高于非转移淋巴结(阴性),差异有统计学意义(P<0.05);MRI诊断中转移淋巴结(阳性)ADC平均值明显低于非转移淋巴结(阴性),差异有统计学意义(P<0.05);转移淋巴结(阳性)与非转移淋巴结(阴性)长径、短径比较,差异无统计学意义(P>0.05)。影像学显示直肠癌转移淋巴结表现为距离原发灶较近,ADC值减低、SUV值较高。三种(PET/CT、MRI及两者融合)图像诊断效能(灵敏度、准确性)存在统计学差异(P<0.05),其中融合图像的灵敏度、准确性、特异度均明显高于PET/CT、MRI单一诊断效能,MRI诊断灵敏度(85.71%)明显高于PET/CT(77.14%),而特异度(73.68%)明显低于PET/CT(84.21%)。结论PET/CT联合MRI融合图像应用于直肠癌淋巴结转移中价值较高,可以有效提高诊断效能,精准评估淋巴结转移,值得临床推广应用。

基于外部基准框架的SPECT与MRI/CT的刚性配准及融合

设计了一种简便、有效的基于外部基准框架的SPECT(单光子发射型计算机断层 )与MRI/CT的刚性配准及融合的方法。在对图像进行一值化分割的基础上 ,运用侵蚀、扩张等图像处理算法确定图像中用于配准的相应点的坐标 ,然后利用这些对应点最小化代价函数并获得一个最佳刚性变换 ,实现图像的精确配准及融合显示。通过对作为外部基准框架的N型支架的设计及成像过程中对其与病人相对位置的严格限制 ,最大程度地减少成像中的误差。

医学图像融合配准技术在肿瘤放射治疗中的应用研究

目的 :分析图像融合配准技术在肿瘤放射治疗中的相关问题,进而提高融合配准的精度,达到精确放疗的技术要求。方法:分析图像融合配准技术在肿瘤放射治疗中的应用方式,研究图像融合配准结果的评价方法,指出影像传输中数据丢失对图像融合配准技术的影响。结果:提出将定位CT与常规MRI、功能影像磁共振波谱(MR spectroscopy,MRS)、磁共振扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)、PET等进行图像融合配准,并依此精确勾画肿瘤靶区是图像融合配准技术应用的方向。结论:选择合适的配准方式、研究配准结果评价的定量分析方法对于确保图像配准的精度以及患者得到可靠的放射治疗具有重要意义。

PET/MRI新技术应用研究进展

PET/CT的广泛应用有力地促进了核医学的发展。MRI与CT相比有更高的软组织对比度和空间分辨率,且无电磁辐射,因此PET/MRI的研究成为近些年的热点,并已取得了初步的进展,虽然目前PET/MRI离广泛应用还存在一定距离,但已有的研究成果表明,PET/MRI具有广阔的发展空间,有望将分子影像技术的发展带入一个新的时代。

异机图像融合技术在临床中的应用

本文主要介绍了异机图像融合技术在临床中应用的优势与方法,并列举出其在临床中的应用实例,通过应用实例我们可以得出异机图像融合技术在临床上所具有的重要意义。

信息融合技术的一个热点:医学图像融合

信息融合是建立在多源信息系统之上的横向信息综合应用处理技术，医学图像融合作为信息融合的一个极具特色的应用领域，其意义在于从多源信息如ＣＴ、ＭＲＩ、ＳＰＥＣＴ、ＰＥＴ等综合应用处理中获得新信息，为现代医学临床诊断带来新的思维。由于不同医学成像设备的成像机理不同，图像采集常规也有一定差异，因此要实现医学图像的协同，图像数据转换、图像数据相关。

异机图像融合在临床应用中的价值

随着分子影像技术的发展和普及 ,单一的医学影像已经很难反映疾病的真实病理变化过程 ,将解剖和功能细胞分子变化的影像结合起来对即便进行临床诊断已经成为影像临床诊断的重要手段。本文主要讨论异机图像融合在临床应用。

基于NSST变换和PCNN的医学图像融合方法

目的:融合PET/CT/MRI医学图像,使结果图像尽可能包含更多边缘和纹理特征等信息,以更好地区分病变、肿瘤与正常组织器官,为疾病诊断提供更多的有用信息。方法:提出一种基于非下采样剪切波变换(NSST)和脉冲耦合神经网络(PCNN)模型的融合方法。首先,根据图像局部区域能量和,对图像NSST低频系数进行加权融合;然后,根据PCNN神经元的点火次数,选择图像NSST高频方向系数;最后,通过逆NSST变换,得到融合后的图像。结果:分别对7组MRI/PET和CT/PET图像进行融合实验,其结果图像具有很好的视觉效果,且在互信息、边缘相似性、梯度相似性及空间频率4个指标综合评价中较其它算法更优。结论:本方法可以自适应捕获边缘和纹理信息,具有良好的融合效果。

SPECT/CT的最新应用进展

SPECT/CT是继PET/CT之后迅速推出的新型分子影像设备。它利用单光子核素,并借助CT的功能,同时能提供脏器、组织精细的形态解剖和功能代谢信息,为疾病的定位和定性诊断提供客观依据。与PET、PET/CT相比更具有普及、推广和广泛开展临床应用的实用价值,是一种新的分子影像技术。

PET/MR显像仪的原理及临床应用

本文介绍了正电子发射计算机断层(PET)基本原理及其与MRI的融合技术及特点,并综过了目前开展的临床应用及研究。