基于改进谱投影梯度算法的X射线发光断层成像

X射线发光断层成像(XLCT)是一种可同时获得解剖结构和功能信息的新型分子影像技术,在早期肿瘤检测与放疗方面具有重要应用潜力,但由于测量信息少,成像模型复杂等原因,其断层重建一直是挑战性难题。本文采用非单调Barzilai-Borwein梯度(NBBG)算法来求解重建问题目标函数。每次迭代中,谱投影梯度方法近似为L1范数约束的最小二乘问题。Barzilai-Borwein梯度法获得相应的更新方向,提高算法的收敛速度。采用非单调性线性搜索策略构建最优步长,保证全局收敛性。通过将Barzilai-Borwein梯度法和非单调性搜索结合,在保证全局收敛的同时,克服了选取精确步长带来较大计算量的缺点。数值仿真实验和物理实验得到的基于NBBG算法的单光原重建位置误差分别为0.68和0.94mm,与分裂增广拉格朗日收缩算法(SALSA)相比,本文方法在重建精度、鲁棒性和重建效率等方面都获得了较优的结果。

X射线发光断层成像中笔束与锥束激发性能的对比

研究了X射线发光断层成像(XLCT)的激发性能,对笔束XLCT和锥束XLCT等两种主要的成像系统在不同激发方式下的扫描时间、重建精度、分辨率及重建时间等性能指标进行了对比研究。设计的对比实验中,笔束XLCT系统的扫描时间为436s,锥束XLCT系统的扫描时间仅为10s。目标实验中,笔束XLCT系统的重建时间为82.57s,重建误差为0.47mm;锥束XLCT系统的重建时间为172.63s,重建误差为1.59mm。在边距分别为1mm和0.5mm的两组双目标实验中,笔束XLCT系统均能准确分辨,重建误差均在0.8mm以内,而锥束XLCT系统对边距为1mm的双目标重建误差均达到了1.7mm左右;当目标边距缩小到0.5mm时,其已无法进行全域分辨。实验结果表明:相比于锥束XLCT,笔束XLCT利用自身的"激发先验"优势具有较短的重建时间、较高的定位能力和分辨率,但是其系统扫描时间要明显大于锥束XLCT。本文的工作为选择合适的XLCT成像系统提供了参考。

采用快速贝叶斯匹配追踪的单视图X射线发光断层成像

为了缓解单视图X射线发光断层成像中出现的不适定性问题,提出了一种结合区域迭代收缩策略的快速贝叶斯匹配追踪方法。该方法将贝叶斯模型和贪婪算法相结合,可以从较少的观测值中高效快速地恢复稀疏信号。为了进一步提高重建精度,将快速贝叶斯追踪与区域迭代收缩策略结合,简化了自适应有限元方法在网格划分和系统矩阵构建方面的复杂性,在缩减因子迭代缩小可行区域的同时,缓解了X射线发光断层成像逆向题求解中的病态性。为评估该方法的有效性,设计了仿真实验与真实物理仿体实验。仿真结果表明,本文方法在加快重建速度的同时,显著提高了纳米发光目标的定位精度和发光产额的定量结果,它们分别为0.73mm和0.79μg。真实物理仿体实验进一步验证了该方法在实际单视图X射线发光断层成像中的可行性。

电子计算机X射线断层成像薄层扫描及动态增强检查在周围型小肺癌诊断中的应用

目的评估电子计算机X射线断层成像(CT)薄层扫描及动态增强检查在周围型小肺癌诊断中的应用价值,以期为临床早期诊疗提供依据。方法选取焦作市疾病预防控制中心2020年3月至2022年12月期间收治的疑似周围型小肺癌患者204例作为研究对象,依据病理结果分成肺癌组(135例)与肺炎组(69例),统计对比两组CT影像特征,分析CT薄层扫描以及动态增强的诊断价值。结果肺癌组不规则形病灶、边界模糊、毛刺状边界、空泡、强化、血管侵犯占比均高于肺炎组(P<0.05);CT薄层平扫、动态增强联合诊断的敏感度、准确度均高于单一CT薄层平扫、动态增强(P<0.05);CT薄层扫描平扫、动态增强联合诊断分期结果和病理结果kappa值为0.916,高于单一检查方式(P<0.05)。结论CT薄层扫描联合动态增强检查应用于周围型小肺癌临床诊断中,具有较高诊断效能,并能为临床分期鉴别提供可参考依据,便于临床早期制定针对性治疗措施。

正电子发射/X射线计算机断层成像系统的电磁兼容及测试技术

正电子发射/X射线计算机断层成像系统为很多患者提供了帮助,在癌症筛查和诊断方面为医生的判断提供了重要依据,作为大型永久性安装医用电气设备,正电子发射/X射线计算机断层成像系统的电磁兼容问题不容忽视,在审评注册前应确保其通过电磁兼容检测,符合电磁兼容标准要求。本文针对正电子发射/X射线计算机断层成像系统与电磁兼容国家标准进行论述。

基于X射线成像原理的电缆缓冲层缺陷的可视化检测技术对比研究

近年来,高压电缆缓冲层烧蚀缺陷导致电缆故障问题频发,如何有效地对缓冲层缺陷进行检测引起了行业内的广泛关注。基于缓冲层缺陷与其相邻层间的密度差异,分别对X射线数字成像技术和计算机断层成像技术开展了检测参数研究,对比分析了两种方法对不同类型缺陷的检出有效性及在不同干扰下的检测效果。结果表明,计算机断层成像技术在检测准确度和抗干扰性优于X射线数字成像技术,但在检测的现场适用性方面有局限。研究给出两种检测技术的最佳检测参数及各自的优缺点,为后续高压电缆的缓冲层缺陷可视化检测提供了有益的参考。

微米级X射线断层成像技术对四川元坝地区页岩微裂缝的定量表征

页岩中微裂缝的定量研究有利于认识储层类型与页岩气勘探潜力评价。微米级X射线断层成像(微米CT)技术是观测微裂缝最为直观的方法。本文以四川盆地元坝地区大安寨段页岩为研究对象,通过微米CT二维图像上微裂缝的识别与统计,定量计算了页岩样品的微裂缝孔隙度,并结合氦气法获得的页岩样品的总孔隙度,定量评价了微裂缝在页岩总孔隙空间的比例。结果表明:页岩中微裂缝主要为构造微裂缝,缝宽主要在0~12μm,三维空间内呈层状展布;页岩的氦气孔隙度为2.24%~4.60%(平均3.48%),其中微裂缝孔隙度为0.25%~1.06%(平均0.82%),在总孔隙空间中占比平均23.28%。与四川盆地焦石坝地区海相龙马溪组页岩(微裂缝孔隙度平均0.3%~1.3%,占总孔隙空间的6.1%~22.4%)中微裂缝的发育程度相当。元坝地区大安寨段页岩为孔隙型储层,发育丰富的纳米级基质孔隙,有利于页岩气的富集;同时微裂缝发育,可以沟通众多孤立的基质孔隙,有利于页岩气的高产。元坝地区大安寨段页岩为孔隙型储层同时微裂缝发育,表明具有页岩气高产稳产的孔隙条件和良好勘探潜力。

发光玻璃在X射线实时成像系统中的应用

介绍了以铽（Ｔｂ）激活的高密度发光玻璃和光导纤维发光玻璃的特性。它应用在Ｘ射线实时成像系统中，可大大改善空间分辨能力。用它做的转换屏比一般晶粒状荧光物质做的厚得多。

X射线微断层扫描技术(XDMT)在多孔介质中含砷聚集物的三维成像应用

利用X射线微断层差异扫描技术,扫描富砷河床沉积物及人工含砷样品,对多孔介质中的含砷聚集物进行成像分析.利用Avizo 6和Blob3D等工具对获取的数据进行处理,从而实现了含砷聚集物的三维可视化成像.结果显示,大量的含砷聚集物沉积在多孔介质颗粒表面,且不同尺寸的聚集物呈现出明显的形态多样化特征.小颗粒聚集物趋向于球形,大颗粒聚集物则趋向于扁平状.研究表明,该技术可在不破坏样品的前提下,直接观测多孔介质因沉积作用导致其内部结构的变化.

X射线源透射式工业计算机断层扫描成像技术在复合材料工件检测中的散射修正

在X射线源透射式工业计算机断层扫描成像技术(X-TICT)中,X射线透射物质时,发生了Compton光子散射现象,有用信息连同散射光子一起进入探头形成伪影。因此,必须进行散射修正。利用X射线透射物质时X光子散射遵循的Compton散射强度方程,结合X射线与物质相互作用的特性,建立了有效去除X-TICT在复合材料工件检测中光子散射问题造成的图像伪影的散射修正模型。探头的总计数减去散射光子数,即可有效去除X-TICT在复合材料工件检测中散射光子造成的伪影。

磁共振成像与电子计算机X射线断层扫描对胆系结石患者检出率的对比分析

目的对比分析磁共振成像(MRI)与电子计算机X射线断层扫描(CT)对胆系结石患者检出率。方法选取安阳地区医院2018年1月-2019年7月经手术证实为胆系结石患者48例,以手术结果为金标准,术前均行CT、MRI检查,统计对比CT、MRI检查结果检出率。结果MRI检查结果显示胆系结石检出率95.83%(46/48)高于CT 62.50%(30/48,P<0.05);MRI胆囊结石检出率94.44%(17/18)与CT 72.22%(13/18)对比无显著差异(P>0.05);MRI胆管结石检出率100.00%(13/13)、胆囊结石并胆管结石检出率94.12%(16/17)高于CT 53.85%(7/13)、58.82%(10/17,P<0.05)。结论与CT相比,MRI胆系结石及类型检出率较高,可为临床治疗方案制定与选择提供可靠依据。

放射诊断学史上新的里程碑——电子计算机X射线断层成像(CT)

通过对电子计算机 X射线断层成像 (CT)技术的发明过程的描述 ,展现了科学发明在交叉学科取得重大成就的典型范例 。

一种用于X射线荧光计算机断层成像的改进迭代重建算法

针对X射线荧光计算机断层成像过程中散射噪声带来的影响,提出一种改进的迭代重建方法。该方法通过在似然函数中添加散射光子的统计噪声,建立散射噪声的投影矩阵,迭代过程中同时更新荧光图像和散射图像,达到精确估计散射噪声的目的,实现有效重建。实验结果表明,本文算法相较极大似然-期望最大化算法,重建图像背景噪声低,感兴趣区域灰度分布均匀,视觉效果更佳。

多色稀土有机配合物闪烁体的合成及X射线成像应用

以2,5⁃二氟苯甲酸(HDFBA)为第一配体,2,2'∶6',2″⁃三联吡啶(terpy)、1,10⁃菲咯啉(phen)为第二配体,成功合成4种稀土有机配合物闪烁体:[Tb(DFBA)3(terpy)(H_(2)O)](1)、[Eu(DFBA)3(terpy)(H_(2)O)](2)、[Tb(DFBA)3(phen)](3)、[Eu(DFBA)3(phen)](4)。这些稀土有机配合物闪烁体展现出优异的X射线剂量响应性、光稳定性以及高达(25100±2000)photons·MeV-1的稳态X射线激发的相对光产额。通过调节配合物中Eu^(3+)和Tb^(3+)的物质的量之比,实现了从绿色到红色的多色发光。将它们以一定的比例掺入聚乙烯醇(PVA)基质中获得均匀闪烁体薄膜,实现了高分辨(11.2 lp·mm^(-1))X射线成像。

金属卤化物闪烁体薄膜的X射线成像研究进展

X射线成像在核辐射安全、无损检测、安全检查、医学诊断等领域有着广泛需求。然而,传统闪烁单晶受限于高成本耗时工艺、有限体积尺寸以及固有脆性,难以实现高效、灵活的X射线成像。相较而言,基于金属卤化物纳米晶/微晶设计的闪烁体薄膜具有简便制备、大面积尺寸、柔性变形、高效发光等显著优点,在X射线成像应用上展现出巨大潜力。本文详细综述了近几年金属卤化物闪烁体薄膜的X射线成像研究进展,首先以是否单独合成金属卤化物纳米晶/微晶为依据,将金属卤化物闪烁体薄膜制备方法概括分为两类:晶体复合成膜法、原位结晶成膜法,对比分析了两类制备方法的优缺点;其次明晰了金属卤化物晶体的发光机理,对改善闪烁体薄膜发光性能做出指导,并据此总结发光效率提升方法;再次归纳了与金属卤化物闪烁体薄膜X射线成像应用相关的各种性能,主要包括空间分辨率、柔韧性、稳定性和自修复性;最后根据研究现状对闪烁体薄膜进行总结与展望。

基于X射线相衬显微断层成像的真皮纤维架构表征

越来越多的研究表明,皮肤中的组织液可以沿纤维轨道长程流动。这种以纤维丝为轨道的液体流动与真皮层和皮下组织层的纤维骨架有关,而其中的三维纤维骨架结构尚未得到表征。利用上海同步辐射光源BL13W1线站的X射线相衬显微断层成像技术,得到了真皮层和皮下组织层内部的三维纤维骨架结构,结合计算机图形处理技术,成功表征了人体皮肤中的三维纤维骨架结构,发现真皮层中的纤维骨架具有长程有序且与真皮深度紧密联系的分布特征。为理解皮肤中组织液的长程流动现象提供了一种高分辨率的表征方法。

基于双波长减影算法的X射线发光成像研究

目的:探讨双波长减影算法对X射线发光成像(XLI)中存在的环境噪声、X射线噪声以及非目标荧光信号等背景噪声的去除效果。方法:开发基于双波长减影算法的XLI图像处理方法,并通过数值仿真以及仿体实验来对所提方法进行验证。使用硬阈值算法和改进型中值滤波算法对原始图像进行预处理,然后使用双波长减影算法处理,并对处理结果进行评估。结果:在数值仿真中XLI图像的目标背景比(TBR)提高约38倍,在仿体实验中TBR提高约4倍。数值仿真以及仿体实验表明,所提方法处理图像之后可以提升XLI图像的TBR,改善图像质量。结论:基于双波长减影算法的图像处理方法可以有效去除XLI图像中的背景噪声干扰,提取目标荧光信号。

锥束X线发光断层成像/CT同步成像控制系统实现

目的:设计并实现锥束X线激发光学断层成像(cone beam X-ray luminescence CT,CB-XLCT)/CT双模同步成像控制系统,为CB-XLCT小动物活体成像研究提供软件控制平台。方法:基于实验室现有的CB-XLCT/CT系统,利用Microsoft Visual Studio 2010平台,使用多线程编程技术和动态链接库,搭建软件控制平台,实现双模数据的同步采集。通过设计仿体实验,联合CT稀疏角度重建算法,对系统成像性能进行评价。结果:仿体实验结果表明该系统同步成像控制比非同步成像采集时间缩短79%,且成像质量完全可以满足实际需求。结论:CB-XLCT/CT同步成像控制系统有利于CB-XLCT在体研究的开展。

时域X射线激发荧光断层层析成像方法研究

目标为了能够在X射线激发荧光断层成像(XLCT)中同时重建荧光产率和荧光寿命参数分布,进行了时域XLCT方法研究。方法笔者提出了一种基于时间相关单光子计数(TCSPC)技术的时域XLCT方法 ,并建立了基于广义脉冲谱技术(GPST)的正向模型,通过数值模拟验证时域XLCT方法的可行性。结果能够同时获得荧光产率和荧光寿命参数分布,重建结果具有极高的重建精度和空间分辨率。结论仿真计算结果表明,对于多组分荧光基团,时域XLCT方法能够同时成功重建荧光产率和寿命参数。

HOLOGIC 3D数字乳腺断层成像——刷新乳腺X射线检查新标准

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一,也是妇女癌症死亡最常见的疾病,其发病率逐年上升,给妇女的身心健康带来了严重的影响和危害。我国近年来乳腺癌新发数量和死亡数量分别占全世界的12.2%和9.6%。早期乳腺癌患者治疗效果极佳,但仍有10%左右的患者治疗效果不明显,最终死于乳腺癌多处转移及随之而来的全身性疾病。