人工智能方法在医学图像处理中的研究新进展

目的:随着医学影像智能化诊断的快速发展,为了满足愈加复杂的医学图像分析和处理要求,人工智能方法成为近年来医学图像处理技术发展的一个研究热点。本文对近五年来人工智能方法在医学图像处理领域应用的新进展进行综述。方法:将应用在医学图像处理领域主要的几种人工智能方法进行了分类总结,讨论了这些方法在医学图像处理各分支领域的应用,分析比较了不同方法间的优缺点。结果:人工智能方法应用主要在医学图像分割、图像配准、图像融合、图像压缩、图像重建等领域;包括蚁群算法、模糊集合、人工神经网络、粒子群算法、遗传算法、进化计算、人工免疫算法、粒计算和多Agent技术等;涉及MR图像、超声图像、PET图像、CT图像和医学红外图像等多种医学图像。结论:由于医学影像图像对比度较低,不同组织的特征可变性较大,不同组织间边界模糊、血管和神经等微细结构分布复杂,尚无通用方法对任意医学图像都能取得绝对理想的处理效果。改进的人工智能方法与传统图像处理方法的结合,在功能上相互取长补短,将是医学图像处理技术重要的发展趋势。

平山病的影像特征浅析

目的研究平山病的磁共振成像特征。方法报道4例临床确诊的平山病患者的颈椎自然体位及屈颈位MRI表现,并复习文献,探讨平山病MRI表现的发病机制。结果自然体位MRI上4例均显示颈椎生理曲度变直,低位颈髓萎缩变扁,1例萎缩的颈髓内可见异常信号。屈颈位MRI显示4例患者颈髓前移、变扁,硬脊膜向前移位,硬膜外间隙增宽,可见迂曲血管流空影,增强扫描后明显强化。结论不同体位的颈椎MRI扫描能显示平山病患者的异常表现,尤其是屈颈位的表现有重要价值。

不同病理类型肺癌的脑转移CT平扫影像表现

目的:探讨不同组织学类型的肺癌患者脑转移的CT影像学特点。方法:对98例经病理证实的不同类型肺癌患者脑转移CT资料,从病灶的数目、密度、囊变、出血、瘤周水肿等几个方面分析。结果:鳞癌脑转移男性多发,平扫多呈高密度,重度水肿率、囊变率较高;腺癌脑转移女性多见,平扫多呈低密度,瘤灶出血较多,囊变率低;未分化癌无性别倾向性,平扫呈高密度,水肿较轻,瘤灶几乎无囊变及出血。结论:不同病理类型肺癌的脑转移影像学表现存在差异性。

MSCT在空腔脏器穿孔定位中的价值

目的探讨MSCT在空腔脏器穿孔定位诊断中的价值。方法回顾性分析17例空腔脏器穿孔患者的临床资料。结果 17例患者中,胃、十二指肠穿孔11例,空、回肠穿孔2例,结肠穿孔3例,子宫穿孔1例。CT表现为腹腔内游离气体、腹腔积液、穿孔部位周围脂肪间隙模糊及原发病变的征象。结论 MSCT扫描对确定空腔脏器穿孔、判断穿孔部位有重要的临床价值。

用改进的耦合水平集方法从MSCT中分割左心室

新型的多层螺旋CT(MSCT)能提供含有时间信息的四维CT成像数据,可用于动态心、肺功能的分析,但如何从中自动或半自动地精确分割出心脏和肺等器官是研究成功的关键。提出一种基于改进的耦合水平集自动分割方法(ICLS),从心脏MSCT数据集中精确提取左心室腔和心肌。根据层片间的结构连续性,自动定位并获取左心室腔的粗轮廓,作为水平集的初始化轮廓,同时,将腔粗轮廓和左心室先验知识融合到耦合水平集中,自动获取左心室内外膜的精确边缘。在8例256层MSCT三维心脏数据集上的实验表明I,CLS模型对血腔的分割结果和手工分割结果的平均相似度在95%以上,心肌的平均相似度在90%以上;分割结果的三维表面重建验证了ICLS方法提取出的左心室具有良好的各向同一性和完整性。

基于小波变换的超声图像纹理特征提取及前列腺癌诊断

目的根据小波变换原理,研究了前列腺直肠超声图像中纹理特征的提取方法,并应用于前列腺癌的早期诊断。方法本文提取出前列腺直肠超声图像中目标区域的小波变换纹理特征和边界频率特征,通过主分量分析方法(principal components analysis,PCA)对提取出的纹理特征进行选择,得到一个最优的特征子集。然后分别应用K均值聚类、支持向量机(support vector machine,SVM)算法和AdaBoost(a-daptive boosting)算法来对所提取出的病变区域纹理特征进行分类。结果对比实验结果表明,本文所提取的特征比单纯的使用灰度级差矢量(gray level difference vector,GLDV)具有更好的区分良恶性图像的能力,AdaBoost算法和SVM算法都能够有效地识别病变区域,识别正确率达到94.12%和93.46%。结论使用本文算法可以为医生诊断提供有用的辅助信息,并提高诊断效率。

针刺健康人功能性磁共振成像研究进展

功能性磁共振成像是近年来在常规磁共振成像技术基础上发展起来的能够实时显示脑功能变化的新技术,具有无创伤性、无放射性、可重复性、较高的时间和空间分辨率、可准确定位脑功能区等特点,已经成为迄今为止研究针刺作用机制的最佳工具之一,被广泛应用到针刺穴位特异性、穴位配伍、针刺手法等针灸学研究的各个方面。本文综述了针刺正常人功能性磁共振成像研究进展及存在问题和应用前景。

磁共振波谱分析在帕金森病早期诊断中的应用研究

目的回顾性分析43例1H-MRS检查的帕金森病病例,探讨1H-MRS对帕金森病的诊断价值。方法以43位临床确诊的原发性帕金森病病人和30位年龄相仿的正常人为研究对象,对纳入的帕金森病患者进行UPDRS评分。对帕金森病患者及正常对照组豆状核进行单体素质子磁共振波谱扫描,获取磁共振波谱信号,计算NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho之比值。比较PD患者和正常人之间上述值的差异并进行统计学分析。结果早期帕金森病患者患肢对侧豆状核及中晚期帕金森病患者豆状核NAA/Cr、NAA/Cho较正常对照组明显降低(P<0.05),Cho/Cr比值变化不明显(P>0.05);但随着患者病情加重其豆状核的NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho比值变换不明显(P>0.05)。结论1H-MRS对帕金森病早期临床诊断和疾病病理生理研究具有良好前景。

改进的熵最小方法用于MRI偏差场的校正

灰度不均匀性分布是磁共振成像中经常发生的一种病态混扰,它给医生读片诊断和磁共振图像(MRI)计算机自动化处理带来很大困难。针对偏差场平滑、渐变的特性,本研究提出了一种改进的基于图像信息熵最小化的自动校正算法.该方法是一种全自动的无需先验知识的校正方法。在实验过程中,采用模糊C-均值聚类算法来提取反映偏差场变化趋势的同类特征点;通过二次曲面拟合特征点曲面的方法,提取初始化曲面参数;应用具有学习能力的粒子群寻优算法提高信息熵搜索的优化速度。最后,在对Brain-Web数据库仿真MRI和实际采集到的MRI校正中,获得了更适合人眼观看的校正图片,为临床诊断提供了准确可信的图像数据。

基于配准方法的颅脑CT图像病变信息自动提取算法

医学图像中病变信息的计算机自动提取是实现计算机智能辅助诊断的关键与难点,本研究的目的就是提出一个解决该难题的算法,称之为PATHOINFER。该算法的基本过程是首先选择一幅具有代表性的模板图像M0和一系列与其相应的正常图像样本Mi,利用非刚性配准分别建立表示“正常图像”灰度变化的灰度均值图谱,表示正常变异的统计概率图谱和反映其解剖结构空间关系的分割模板,以实现对“正常图像”的计算机描述。再通过M0与目标图像S的配准,达到“正常图像”与S在空间关系上的一致,然后通过S与“正常图像”的比较,利用模糊逻辑推理,自动检出S中的病变区域,并实现对其病变特征信息的自动提取。实验结果表明,PATHOINFER算法可自动地检出并分割病变区域,并能够自动地提取包括病变发生部位在内的特征信息,实现了计算机智能辅助诊断研究中病变信息自动提取的难题。

MR弥散成像及波谱在肝豆状核变性诊断中的应用

目的:探讨磁共振弥散成像(DWI)及磁共振波谱(MRS)在肝豆状核变性(HLD)诊断中的临床价值。方法:对43例临床确诊HLD患者行颅脑常规MRI检查,20例长T1长T2信号组行DWI检查,8例行MRS检查。分析HLD病变的表观扩散值(ADC)及脑代谢物NAA/Cr、Cho/Cr的变化,探讨病变不同时期出现的病理改变与MR功能成像改变之间的关系。结果:根据DWI信号,分为高信号、低信号两组,ADC值差异有统计学意义,DWI呈高信号的ADC值降低,DWI呈低信号的ADC值升高,基底节区脑代谢物NAA/Cr、Cho/Cr比值较正常对照组减低,差异有统计学意义,基底节区与丘脑区病变脑代谢物NAA/Cr、Cho/Cr比值无统计学差异。结论:DWI及MRS在HLD诊断中具有明显的价值,ADC值增高可以反映出铜沉积后局部结构疏松,海绵状变性和坏死伴随的髓鞘脱失引起的水分子扩散加快。MRS可以反映脑代谢物的异常。DWI及MRS可以在一定程度上评价HLD的铜沉积过程中的微观结构和代谢变化,弥补常规MRI检查对于代谢观察的不足,从而为临床监测治疗效果和病程预后提供一种可行的观察方法。

采用增量关联规则挖掘提高电子病历系统的用户体验度

该文针对电子病历系统的用户体验度不高的问题,首先用模板和文本特征化的方法对电子病历中的事务数据实现结构化;再基于增量关联规则挖掘算法对产生的结构数据进行关联规则挖掘,找出模板中各个元素的关联以及对应元素取值之间的关联,最后根据挖掘结果来指导用户的输入,从而有效提高了电子病历系统的用户体验度。

MR弥散加权成像在Wilson's病病程演变中的临床应用

目的探讨磁共振弥散成像(DWI)在Wilson’s病病程演变中的临床应用价值。方法对20例临床确诊Wilson’s病患者且常规MRI检查表现为长T1长T2信号组及正常对照组行弥散成像,分析Wilson’s病的表观弥散值(ADC)的变化。结果根据DWI信号,分为高信号、低信号2组,ADC值差异有统计学意义,DWI呈高信号的ADC值降低,DWI呈低信号的ADC值升高。结论ADC值增高可以反映出铜沉积后局部结构疏松,海绵状变性和坏死伴随的髓鞘脱失引起的水分子扩散加快。ADC值减低可以反映出铜沉积后神经细胞变性、肿胀、细胞水肿引起的水分子扩散减低。磁共振DWI在Wilson’s病病程演变中具有一定的临床价值。

一种基于参数自适应的CT图像肺气道树分割方法

肺CT图像气道树分割对于肺呼吸功能测定和疾病诊断具有重要意义,但图像噪声和部分容积效应的影响会造成气管分割的泄漏,难于分割出微小的气管。本文利用肺气道树的解剖结构信息,对肺气道树进行分段处理,并提出一种分割参数自适应的方法,动态调整各气管段的分割参数。实验表明,该方法能提高分割的速度和精度,并有效防止泄漏。

胰腺实性假乳头状瘤典型与非典型的CT及MR表现

目的分析胰腺实性假乳头状瘤(SPTP)的典型与非典型CT与MT表现,提高对其术前诊断的准确率。材料和方法回顾性分析手术后病理诊断SPTP49例,其中CT28例,MRI22例,有8例同时行CT与MRI检查。分析患者年龄、性别、肿瘤大小、位置及影像表现。结果本组患者发病年龄为13-64岁,平均年龄31.4岁,男女比为1:3.46,其中年轻女性29例(小于等于40岁,59.2%),老龄女性9例(大于40岁18.4%),男性11例(22.4%)。肿瘤最大直径为0.8-10.5cm,平均4.9cm,最大径大于5cm有21(42%)例,3cm至5cm之间有16(32%)例,小于3cm有13(26%)例。48例为单发,1例多发,病灶位于胰腺钩突部3例,头部13例,头颈部1例,颈部8例,体部10例,体尾部9例,尾部6例。SPTP典型的CT与MRI表现为单发不均质囊实性肿块,有包膜易出血,增强后动脉期实性部分轻中度强化,呈渐进性延迟强化,本组分别约占92.6%与95.5%。非典型SPTP影像表现主要为肿块的恶性生长方式与动脉早期明显强化,本组有4例肿瘤侵犯邻近结构,1例肝转移,胰管轻度扩张2例,胆总管轻度扩张1例;CT与MRI检查动脉期早期明显强化分约占7.4%,4.5%。结论典型的SPTP影像学表现特征性明显,CT与MRI诊断容易,而非典型的SPTP容易术前误诊,但其影像表现亦有一定特征性。

针刺对线索诱导海洛因依赖者功能磁共振影响的初步观察

目的:探讨针刺改善心理渴求及抗复吸的机制。方法:对海洛因依赖者观看海洛因和针刺足三里时进行全脑功能磁共振扫描,识别与线索诱发渴求有关的特异脑功能区,并与针刺比较激活脑区的差异。结果:参与线索诱发海洛因渴求反应的激活脑区广泛,主要集中在额叶、颞叶、顶叶、枕叶等脑区,针刺后被激活的脑区集中在边缘回。结论:针刺足三里与观看毒品脑激活区不是简单的脑区对应关系。

同体呼气相和吸气相肺部高分辨率CT体积图像的配准

目的实现同一个体屏住呼吸状态下呼气相与吸气相的肺部高分辨率CT体积图像配准。方法采集3个被试者两个屏住呼吸状态下的胸部高分辨率CT序列,共3对。利用序列分割算法提取肺组织,并分开存储左右两肺。对单侧肺的呼气与吸气图像进行配准。首先,基于解剖标志面寻找全局仿射变换参数,用此变换重采样呼气相体积图像;其次,利用"Demons"算法对两体积图像进行非刚性配准。结果两肺的轮廓及内部结构均获得较好的配准效果。配准前,两图像的平均体积重合度为0.7982,经全局仿射变换后提高到0.8936,经"Demons"非刚性配准后增至0.9544。均方根误差值平均下降率为:19.83%(全局仿射变换之后),49.43%(Demons非刚性配准之后)。结论本文所采用的同体肺部图像的配准方法可以有效地配准两个大形变肺部体积图像,为进一步分析肺的呼吸功能奠定了良好的基础。

静息态脑功能性磁共振成像在针刺研究中的应用

功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）大体上可以分为两大类，即任务态fMRI和静息态fMRI。任务态fMRI，即常规的fMRI技术凭借其自身无创、实时监测、无放射性、可重复性、较高的时间和空间分辨力、可准确定位脑功能区等特点已经较为广泛地运用于针刺中枢作用机制的相关研究中。

基于特征向量统计图谱的颅脑CT图像中病变检出的初步研究

该文介绍了一种用于描述图像多种特征的特征向量统计图谱(SAAV),并通过将待检测数据与SAAV的比较分析实现颅脑CT图像中病变的自动化检出。实验表明,该方法能较敏感地检出主要的颅脑CT病变区域。