基于DRV8424驱动的医疗X射线机限束器控制系统

本文阐述了基于DRV8424驱动的GXR限束器控制系统及线束器工作控制原理,线束器运动控制的方法;基于DRV8424驱动电路、控制接口电路、电源电路的简单介绍。

基于不同管电压的人工智能重建算法对胸部体模CT扫描图像质量和辐射剂量的影响研究

目的:基于成年男性仿真胸部体模(PH-N1)CT扫描,探究不同管电压结合人工智能(AI)重建(CI)算法对胸部体模CT扫描图像质量和辐射剂量的影响。方法:采用512层超高端CT分为4种管电压对体模进行扫描,分别为70 kV、80 kV、100 kV和120 kV,对不同管电压的CT扫描图像采用10%、30%、50%、70%和90%CI算法重建1 mm薄层图像,比较4组扫描的容积剂量指数(CTDIvol)和剂量-长度乘积(DLP)。测量图像主动脉、腹壁脂肪及竖棘肌的CT值、标准偏差(SD)值,由两名5年以上工作经验的高年资诊断医师独立双盲的对图像质量进行5分制评估,并行Kappa一致性检验。采用单因素方差分析比较图像目标组织的CT值、SD值差异。采用Friedman秩和检验比较组间主观图像质量的差异。结果:4种不同管电压的CTDIvol和DLP比较,差异有统计学意义(F=1855.617、3996.118,P<0.05)。在70 kV管电压下,10%、30%、50%、70%和90%CI算法重建的主动脉、腹壁脂肪及竖棘肌的CT值比较,差异均无统计学意义(P>0.05),而SD值差异均有统计学意义(F=32.267、53.327、14.873,P<0.05)。在90%权重的CI算法重建4种不同管电压下,主动脉、腹壁脂肪及竖棘肌的CT值随着管电压的降低,CT值逐渐降低,差异有统计学意义(F=139.899、2563.93、219.231,P<0.05)。两名诊断医师对各组图像的主观评分一致性较好(Kappa=0.712~0.869)。结论:CI算法在70 kV管电压下90%权重的CI算法重建图像与80 kV、90 kV、120 kV图像相比,可以明显降低辐射剂量,同时图像具有良好信噪比。

Auto-kV技术联合AI深度学习算法(Clear Infinity)在冠脉“精准”双低成像中的应用

目的:探讨Auto-kV技术联合AI深度学习算法(Clear Infinity)在冠状动脉“双低”成像中的价值。方法:连续选取62位行冠脉CTA检查者,分为A、B两组,每组31例。A组(实验组)采用Auto-kV技术扫描,O-Dose=0.7;B组(对照组)采用常规120kV扫描,O-Dose=1.0。A组对比剂用量依据Auto-kV技术给定管电压:140kV-0.9mL/kg;120kV-0.8mL/kg;100kV-0.7mL/kg;80 kV-0.6 mL/kg;70 kV-0.5 mL/kg;60 kV-0.4 mL/kg,B组对比剂用量统一为0.8 mL/kg。对比剂注射速率=对比剂用量/12 s。将A组原始数据采用迭代重建算法(Clear View)及AI重建算法(Clear Infinity)重建出两组图像,分别命名为A1组和A2组。迭代及AI算法的权重均设定为70%。B组原始数据采用滤波反投影法(FBP)重建。采用统计学分析图像质量、碘负荷及辐射剂量的差异。结果:A1、A2组图像冠脉各节段内CT值均高于B组,差异均有统计学意义(P均<0.001)。A1、A2组的噪声显著低于B组,差异有统计学意义(P均<0.001)。A1、A2组的信噪比及对比噪声比显著高于B组,差异有统计学意义(P均<0.001)。A、B两组间CTDI、DLP、ED及碘负荷的差异均有统计学意义(P均<0.001),A组的碘负荷及辐射剂量均显著低于B组。主观评测中三组间对比度无统计学差异;A1、A2组的主观噪声及诊断置信度优于B组,有统计学意义,A1、A2组间没有统计学意义;在锐利度及细节显示上三组间均有统计学意义,且A2组优于A1组优于B组。结论:Auto-kV技术联合AI深度学习算法(Clear Infinity)应用于冠状动脉CTA中可实现个体化扫描,显著降低对比剂用量及辐射剂量,并保证图像质量。

宽体CT对自由呼吸状态下患者胸部扫描的临床价值

目的:探究16 cm宽体探测器CT扫描对无法配合屏气患者胸部检查的临床应用价值。方法:选取2022年5-8月沈阳医学院附属第二医院收治的100例胸部CT检查中无法配合屏气呼吸的患者,按照随机数表法将其分为观察组和对照组,每组50例。扫描设定观察组为16 cm宽体探测器CT扫描准直宽度256 mm×0.625 mm,对照组为8 cm宽体探测器CT扫描准直宽度128 mm×0.625 mm,其他参数相同;记录患者年龄、身高、体重、体质量指数(BMI)等指标,测量并计算CT剂量指数(CTDI_(vol))、剂量长度乘积(DLP)及有效辐射剂量(ED),对比噪声比(CNR)、信噪比(SNR)及标准差(SD),并对图像质量进行主客观评价。结果:观察组患者平均年龄为(78.81±6.84)岁,平均体重为(64.46±9.86)kg,BMI、CTDI_(vol)、DLP、ED及曝光时间的平均值分别为(22.89±3.09)kg/m^(2)、(4.61±1.00)mGy、(1471.02±345.25)mGy·cm、(20.59±4.83)mSv和(1.01±0.61)s。对照组患者的平均年龄为(77.70±6.76)岁,平均体重为(62.84±4.75)kg,BMI、CTDI_(vol)、DLP、ED及曝光时间的平均值分别为(22.89±2.29)kg/m^(2)、(14.5±0.00)mGy、(4561.70±346.32)mGy·cm、(63.86±4.85)mSv和(4.07±0.12)s。观察组主肺动脉、右下肺静脉干及主动脉弓主观评价与对照组比较,差异无统计学意义(P>0.05)。两组图像质量主观评分均>4分,图像质量均能满足诊断要求。观察组患者的CTDI_(vol)、DLP、ED及曝光时间均低于对照组,差异有统计学意义(t=-69.42、-44.231、-44.234、-107.10,P<0.05)。结论:相比传统8 cm探测器CT扫描,16 cm宽体探测器在自由呼吸的患者胸部CT扫描中可以大幅度缩短扫描时间,降低辐射剂量,且图像质量均满足诊断需求,对临床上急诊的快速诊断具有很高的应用价值。

60kV联合深度学习重建算法在主动脉CT血管造影中的可行性研究

目的:探讨60 kV联合基于深度学习的ClearInfinity(CI)重建算法在主动脉CT血管造影中的可行性。方法:收集2023年7—9月因主动脉疾病在郑州大学第一附属医院拟行主动脉CT血管造影(CTA)的受检者73例,按照随机数字表法分为A组(n=36)和B组(n=37)。A组受检者采用100 kV行常规扫描和重建;B组受检者采用60 kV行CT扫描,再依据重建算法不同分为B1、B2、B3亚组,分别采用30%~90%(间隔30%)CI算法重建,比较各组受检者辐射剂量以及图像质量。结果:除A组和B1组的信噪比(SNR)值在降主动脉、髂总动脉外,其余各组间SNR值比较,差异有统计学意义(均P <0.05)。除A组和B1组在降主动脉层面外,其余各组间对比噪声比(CNR)值比较,差异有统计学意义(均P <0.05)。图像主观评分A组与B2组比较,差异无统计学意义(P> 0.05),A组、B1组和B3组主观评分比较,差异有统计学意义(P <0.05)。结论:对体重指数(BMI)<26 kg/m~2的正常体型受检者,采用60 kV行主动脉CTA能大幅降低辐射剂量,联合深度学习CI重建算法能显著降低图像噪声,改善图像质量以达到诊断需求。

基于深度神经网络的高泛化性MR快速成像技术

目的:提出一种基于深度神经网络(DNN)重建欠采样MR图像的技术并验证其临床价值。方法:DNN模型的主体由残差卷积网络和保真网络两个模块构成,能够适应不同尺寸和不同分辨率的输入图像且有效学习图像中的噪声分布。收集符合MR扫描适应症的志愿者共150例,K空间满采图像和加速欠采样图像为一组随机扫描同一被试的头部、颈椎、腹部、盆腔和膝关节共5个部位的多种常规序列,共计2437组影像;其中,满采图像作为标签数据,无需额外标注。结果:将同部位不同序列及不同部位不同序列数据分别作为DNN模型的输入训练得到模型1(当前序列除外的图像作为DNN模型输入)、模型2(输入当前序列图像)、模型3(当前部位图像除外)和模型4(输入当前部位图像)的重建效果均很好(SSIM≥0.93,PSNR≥37.22)。DNN模型重建图像的采集时间平均减少16.2%,但CNR平均提升8.5%,SNR提升7.7%以上。此外,DNN重建图像具有同等甚至高于满采图像的质量。结论:DNN模型可重建高质量MR图像且具备高泛化性,帮助临床实现加速扫描。

浅谈医学超声波探头的结构及特性

超声波探头是超声诊断系统的关键部件,对超声诊断系统的图像质量有着重要影响,采用更先进的超声波探头是现代超声医学诊断技术的发展方向之一。从超声波探头基本结构、压电材料、超声波探头的主要特性和在医学诊断上的应用等方面入手,探讨医学超声波探头的结构及特性。

TOF-PET前端电子系统设计与实现

飞行时间技术(TOF)的应用显著的提高了PET系统输出图像的信噪比,但同时也对电子学系统的测量性能提出了更高的要求。前端电子系统是连接探测器与图像输出的桥梁,较大程度上影响了系统的整体分辨能力。本文从前端电子系统采集的角度出发,以优化现有系统的时间分辨性能与能量分辨性能为目的,分析TOF技术对前端电子系统的设计需求,并对其进行实施与测试。结果表明设计得到的全局时钟抖动小于10ps;基于JESD204B协议的ADC采集方案可以使目前的PET系统能量分辨率低于12%;基于CFD和FPGA-TDC的时间测量技术可以使时间分辨率达到100ps,满足系统预期设计需求。

基于Fuzzy ART聚类的卫星在轨姿态监测系统设计

针对传统卫星在轨姿态监测系统无法确定在轨姿态向量与正常向量匹配度,导致姿态角度监测结果不精准的问题,提出基于Fuzzy ART聚类的卫星在轨姿态监测系统设计;系统硬件根据GPS解算方位角和俯仰角,隔离载体扰动;使用MSP430数字/模拟信号转换器,统一CPU指令和寻址模式;使用AS5145B磁角位置编码器输出脉冲信号;通过双轴磁传感器HMC6352的电磁罗盘电路得出卫星在轨姿态大致方向;软件部分利用Fuzzy ART聚类卫星在轨姿态监测数据,确定聚类中心,判定卫星在轨姿态向量与正常向量匹配度,根据匹配结果,开辟新的记忆节点,给出报警信息,完成姿态监测;实验结果表明,所设计系统在轨道圈数为1圈时施加控制力矩,能够迅速使姿态达到稳定;轨道圈数为2圈时,z轴方向的俯仰角与实际三维角度相差1°,表明该系统对卫星在轨姿态监测准确率较高。

便携式医疗超声前端电源组成和高压电路设计

本文阐述了便携式医疗超声前端电路的电源结构组成,对基于flyback拓扑的高压电路进行了原理分析、仿真。

基于FPGA的步进电机控制系统设计研究

通过对步进电机的特性研究,本文设计一种基于FPGA处理器的步进电机控制系统,该控制系统具有走位准确,运行平稳,安全防护好的特点。

基于超声系统的FPGA在线升级方案

一般对FPGA程序升级,需要使用下载器通过JTAG接口与FPGA连接,但在整机生产及售后服务的情况下,再通过下载器升级的方法非常困难。基于XILINX公司的XC7K325T芯片,利用FPGA的MultiBoot功能及Slave Serial Mode配置方式,介绍一种基于Flash、FPGA和PCIE3.0总线的在线升级方案。FPGA通过SPI总线配置Flash,ICAP接口使FPGA跳转到Flash的对应地址读取烧写到Flash中的.bin文件。通过测试及验证表明,该设计已达到预期效果,并成功运用到相关项目的的台车式医疗超声中使用。

Xilinx公司FPGA配置方法分析及实现

FPGA的配置方法多种多样,每种方法都有其优势和劣势。该文介绍了FPGA的几种配置模式,结合实际工作,分析不同模式的利弊和应用场景,最后给出一种远程更新应用程序的实现方法,在不同行业的FPGA设计中具有借鉴价值。

基于STM32的一款超声系统控制面板的设计

随着科技及医疗水平的高速发展,超声临床医生对控制面板功能的需求也在不断增加,控制面板是用于向超声系统输入信息的控制设备,由临床医生对其进行操作,也用于研发、生产、维修维护过程对超声系统进行操作。设计了一款基于STM32单片机的超声控制面板,主要有键盘、轨迹球、键位控制、图像显示、手势感应等5大主要功能,经后续压力测试,现已投产使用。

基于飞行时间信息的PET/CT自由智在扫描技术的验证分析

目的:分析研究正电子发射计算机断层扫描与计算机断层扫描(PET/CT)基于飞行时间(TOF)信息的主成分分析(PCA)方法的四维(4D)呼吸门控扫描技术及其临床应用效果。方法:选取在医院行PET/CT4D门控扫描的10例患者的临床数据,采用NeuWise PET/CT系统及Anzai AZ-733V呼吸门控系统,对美国国家电气制造商协会(NEMA)图像质量(IQ)标准模体数据及患者PET/CT4D呼吸门控扫描数据进行对比分析。针对模体进行自由智在与常规图像、自由智在与外置门控图像的效果对比,并比较分析临床患者自由智在与外置门控图像的定量结果。结果:通过对模体图像对比分析,验证了自由智在扫描技术能够有效控制呼吸运动导致的冷热区模糊现象,并与外置门控扫描所得到的图像效果一致;在对10例患者临床图像的自由智在与外置门控图像进行定量分析中,验证了自由智在扫描技术在临床应用上的有效性。结论:PET/CT自由智在扫描技术无需外置呼吸门控设备,可有效降低胸腔位置由于呼吸运动导致的肺部和肝部边界变模糊现象,提高定量准确性;提升胸腔位置重建图像质量,为后续定量检测及其临床应用提供保障。

PET主流散射校正方法的评估

目的介绍了目前主流的PET散射校正方法,并进行了横向评估,最后讨论了目前散射校正存在的问题和发展方向。方法基于东软医疗系统股份有限公司NeuWise Pro PET/CT产品进行仿真实验,评估视野外核素分布对每种方法的散射估计精度影响。结果视野外部分的核素产生的散射事件,对散射的空间分布存在明显影响,应该纳入模型考虑的范围。蒙特卡罗计算法的散射估计精度更高。结论临床上,若视野外临近部分活度较高,如脑部、肝部、肾脏和膀胱等,很可能会导致散射估计出现偏差。考虑视野外核素分布的蒙特卡罗法散射估计,有助于提高散射分布的估计精度。

HR-MRI对基底动脉粥样硬化狭窄的诊断价值

目的探讨3.0 T高分辨率磁共振成像(HR-MRI)对基底动脉粥样硬化狭窄疾病的诊断价值。方法选择2018年7月至2022年10月临床诊断为缺血性脑血管病并行HR-MRI、数字减影血管造影(DSA)检查的患者72例,以DSA为诊断金标准,分析HR-MRI评估基底动脉粥样硬化狭窄的诊断效能。结果72例患者中67例(93.1%)MRI图像质量符合要求。HR-MRI和DSA对基底动脉狭窄率测量结果有较好的相关性(R^(2)=0.953,P<0.001)。HR-MRI和DSA共评估55例患者的基底动脉狭窄程度一致,符合率为82.1%,一致性良好(Kappa=0.754,P<0.001)。HR-MRI诊断的准确率为94.0%,灵敏度为91.7%,特异度为100%,阳性预测值为100%,阴性预测值为82.6%。结论HR-MRI作为一种新型评估血管病变的无创影像学工具,在基底动脉粥样硬化性狭窄诊断方面与DSA有较好的一致性,有望成为替代DSA有创检查的重要选择。

基于深度学习的ClearInfinity算法对腹部体模CT扫描图像质量和辐射剂量的影响

目的分析基于深度学习的ClearInfinity(CI)算法在上腹部体模CT扫描中降噪和提高图像质量的可行性,探讨优化图像质量的最佳权重比例。方法以同一管电压(120 kV)、不同容积CT剂量指数(Volume CT Dose Index,CTDIvol)水平(15、10、7.5、5、2.5 mGy)对腹部仿真体模进行扫描,每组图像均采用滤波反投影算法(Filter Back Projection,FBP)、Clear View迭代算法(CV算法,分别采用50%CV、90%CV重建)和深度学习算法(CI算法,分别采用10%CI、30%CI、50%CI、70%CI、90%CI重建)共8种不同方法进行重建,共获得40组图像。测量并记录各组图像肝脏、左侧肾脏及肌肉平均CT值、噪声和主观评分,同时记录各重建算法的重建时间。计算并比较CV算法、CI算法相比FBP算法降低噪声的能力。各组图像主观评分采用Kruskal-Wallis检验,重建时间、CT值和噪声比较采用单因素方差分析和Bonferroni校正进行多重比较。结果各组中不同部位CT值随不同算法权重比例的增高呈基本稳定状态(P>0.05);同一辐射剂量水平下,与FBP相比,随着CV及CI算法权重的升高,噪声水平显著下降(P<0.001);相同权重重建算法下,CI算法降低噪声的能力高于CV算法;主观评分比较,50%CV和10%CI、30%CI、50%CI算法图像质量能满足诊断要求。超低剂量水平(CTDIVOL=2.5 mGy)下30%CI图像质量最佳,且50%CI图像质量优于FBP重建(P<0.001)。各组中各重建算法的重建时间比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论基于深度学习的CI算法较迭代算法显著降低了图像噪声,提高了图像质量,且30%~50%权重比例可以显著提高低剂量模式获得的图像质量。