基于深度学习的肺部CT图像分割研究进展

肺部CT图像分割是早期筛查和诊断肺部疾病的关键。传统的CT图像分割技术（如阈值法、聚类法和区域生长法）存在精确性差、效率低和鲁棒性差的问题。随着深度学习的发展，基于深度学习的模型在CT图像分割方面表现出卓越的能力。本文结合近年来国内外研究文献，对深度学习的算法发展及其在肺部CT图像分割中的应用进行综述。文献复习结果表明，采用图像分割评价指标Dice相似系数（Dice similarity coefficient,DSC）对算法性能进行评估，肺部CT图像分割深度学习算法的DSC均大于0.9。这些结果表明深度学习能实现精确、高效和鲁棒性的肺部CT图像分割。同时，未来需要对医学图像的复杂性，深度学习数据集的大小、隐私性、网络架构设计和模型可解释性等难题进一步深入研究。     

中老年女性胸腰段低千伏高毫安秒X线摄影图像质量分析

目的：探讨中老年女性胸腰段低千伏高毫安秒X线摄影的图像质量。方法：行胸腰椎X线摄影的中老年女性患者80例随机分为观察组和对照组各40例。观察组采用低千伏高毫安秒进行摄影,对照组采用常规摄影条件。从所摄X线片的密度、对比度、锐利度、清晰度等方面对图像质量进行综合评价。结果：观察组图像质量清晰可见37例（92.5%）,可见3例（7.5%）,对照组图像质量清晰可见29例（72.5%）,可见7例（17.5%）,隐约可见4例（10.0%）,观察组图像质量优于对照组,差异有统计学意义（P<0.05）。观察组接受的X线照射量略增多,但与对照组比较差异无统计学意义（P>0.05）。结论：对骨质疏松的中老年女性行胸腰椎摄影应首选低千伏高毫安秒摄影。     

基于注意力机制的深度学习网络在头部水脂分离图像上的组织成分分割

目的探究应用基于注意力机制的深度学习网络在头部MR三点非对称回波水脂分离成像（IDEAL）图像上进行5种组织成分（实质、脑脊液、颅骨、空气、软组织）分割的可行性。方法收集2019年9月至2021年8月杭州市临平区第一人民医院40名健康志愿者的头部CT图像和MRIDEAL图像。训练集包含30个样本,共1784张图像;测试集包含10个样本,共618张图像。将分割结果与标注区域进行对比评估网络模型效能。利用Elastix软件配准CT图像和MRIDEAL图像;基于CT值得到骨和空气区域的金标准,同时使用SPM12工具包从IDEAL图像得到脑实质、脑脊液区域的金标准,头部其余部分视为软组织区域的金标准;最后,采用最轻量的Segformer模型,将IDEAL的水图、脂图、同相图组成三通道输入到网络模型中进行训练,实现头颅组织成分（实质、脑脊液、颅骨、空气、软组织）的分割。采用Dice相似性系数（DSC）、像素准确度（PA）、均交并比（IoU）评价Seg-former在各个组织成分上的分割性能。结果测试集的各组织成分（空气、骨骼、脑实质、脑脊液、软组织）占比分别为0.125±0.016、0.184±0.015、0.375±0.019、0.085±0.011、0.231±0.020。测试集的DSC为0.822±0.039,PA为0.931±0.015,IoU为0.714±0.050。结论利用基于注意力机制的深度学习网络能够实现IDEAL图像的头部组织成分分割。     

直接数字化X线摄影技术在腰椎正侧位影像中的应用价值

目的探讨直接数字化X线摄影技术在腰椎正侧位影像中的应用价值。方法随机抽取80例腰椎疾病患者的腰椎部位X线摄片,利用直接数字X线摄影系统对图像进行后处理,另随机抽取80例患者的普通腰椎X线摄片资料进行对比分析,比较两组的图像质量评分与阅片满意率。结果观察组评分的中位数为14分．对照组的评分中位数为9分。秩和检验的统计值Z=-8．28,P〈0．01,两组影像的质量评分差异有统计学意义。观察组患者的直接数字X线摄影腰椎侧位片显示满意率为92．5％（74／813）,对照组的患者普通X线腰椎侧位片的显示满意率为71.3％（57／80）,两组满意率比较差异有统计学意义（X^2=19．76,P〈0．05）。结论与普通X线影像相比,直接数字化X线摄影技术能更好地显示下部腰椎椎体、附件及周围软组织,可获得质量较高的图像,对放射诊断工作很有意义。     

基于U型全卷积神经网络的腹部动脉CT图像分割算法研究

目的为了精确分割腹部动脉血管,提出一种基于深度学习的全自动腹部动脉CT图像分割算法。方法采用区域不平衡块生成方法提取CT血管横断面、冠状面和矢状面图像特征,接着采用U型全卷积神经网络对块特征进行训练与分割,最后采用最大体素保留法获得三维血管分割图像。选用120例患者腹部CT血管图像进行网络训练和分割实验,分割结果评价指标采用精确率、召回率和Dice系数。结果基于U型全卷积神经网络能分割全部腹部CT图像大血管和绝大多数小血管。全卷积神经网络中块尺寸s=32所得平均Dice系数、精确率和召回率分别达87.2%、85.9%和88.5%,且与块尺寸s=48和s=64大致相等。基于U型全卷积神经网络所得平均Dice系数、精确率和召回率均优于其他血管分割算法。结论基于U型全卷积神经网络算法的图像分割精度高,是一种可行的腹部CT血管分割算法。     

钼铑双靶乳腺摄影体位的临床应用

目的探讨乳腺钼铑双靶摄影体位,尽量全面的显示乳腺组织,使图像质量达到乳腺诊断标准要求。方法回顾性抽取被检40例女性双侧乳房共80个,进行乳腺内外侧斜位（MLO）及头足轴位（CC）摄片,根据最新的乳腺X线摄影质量控制标准要求,进行评价。结果所检40例患者双侧80个乳房,共160幅图像,其中,MLO位图像80幅,CC位图像80幅,达到MLO位图像显示要求76幅,占95%;达到CC位图像显示要求69幅,占86.3%;能基本符合影像诊断要求12幅,占7.5%。结论选择正确的体位是获得优质乳腺X线图像的关键。     

直接数字化摄影在婴幼儿胸部摄影中的应用探讨

目的探讨直接数字化摄影（DR）在婴幼儿胸部摄影中的应用。方法使用飞利浦DR低剂量直接数字化X线摄影系统对0岁~7岁婴幼儿进行X线直接数字胸部摄影。结果 78%图像质量优秀,22%的图像质量存在一定问题,但基本可满足临床诊断需要。结论婴幼儿胸片的摄影质量随着数字化X线扫描技术的不断完善和发展显著提高。     

数字化X线摄影系统拼接图像的可靠性探讨

目的：探讨数字化X线摄影系统拼接图像的可靠性。方法：对照组：X线球管中心线对模型1标尺的中点标记进行垂直摄影，照射野包含标尺的两侧标记，摄影距离120cm，物一台距离3．5cm。实验组：选用倾斜角度摄影和平行移动摄影，分别进行两幅和三幅拼接图像的摄影，每次摄影照射野应包含对应标尺的标记，摄影距离120cm。物一台距离3．5cm；然后将相应图像裁剪拼接。评价拼接图像的标尺长度与单幅摄影时标尺影像长度与放大率是否存在差异。结果：标尺影像长度为（39．557±0．382）cm，放大率为（1．130±0．001）。采用单因素方差分析（ANOVA），实验组和对照组的标尺影像长度差异无统计学意义（F=2．359，P=0．056）；采用Welch检验，模型影像放大率与标尺影像放大率差异无统计学意义（W=69．600，P=0．126）。结论：倾斜角度摄影和平行移动摄影的拼接图像与单幅摄影图像的放大率基本一致。倾斜角度摄影比平行移动摄影更能显示X线解剖结构的一致性。数字化X线摄影系统人工拼接图像能真实、客观显示人体影像信息，操作方便、可靠，为临床提供准确影像资料。     

对股骨颈侧位片摄影方法的一种改进

股骨颈X线侧位片摄影由于X线机机械活动范围的限制和患者伤后疼痛不太合作，一次成功率较低，且解剖部位不准确，影响诊断，我科根据股骨颈的解剖特点，经反复研究，对侧位摄影进行改进。通过二年30例实践，用此法摄影均一次成功，照片清晰、解剖部位明确，给诊断提供了准确的数据。介绍如下：1设计原理1．1从解剖侧位观察，股骨颈的前倾角为15°～20°，摄片时令受检者骨盆部与摄影台面成45°，受检者的被检肢只需外旋25°～30°就可使股骨呈际准侧位且避免了臀部较厚软组织对X线影像的影响。1．2成人股骨的正常颈干角为125°±50°亦有…     

基于U-Net的短轴心脏CTA左心室心肌自动分割系统的开发

目的开发并验证一种基于U-Net的短轴心脏计算机断层血管造影（CTA）左心室心肌（LVM）自动分割系统。方法选取2022年2至10月在温州市中心医院就诊的50例疑似或确诊心血管疾病患者CTA图像进行模型训练,将U-Net深化到8层,引入注意力机制和深监督机制,并加入残差连接。通过分割结果可视化观察、分割量化结果比较等分析本研究新开发方法与原型U-Net方法的左心室分割性能差异。结果可视化比较发现,无论分割小区域的左心室或分割组织对比度较差的图像,与原型U-Net方法相比,本研究新开发方法与标签具有更高的一致性;在可视化比较中,原型U-Net方法展现出欠分割、过分割等问题。与原型U-Net方法（0.938±0.144、0.941±0.144、0.961±0.058）相比,本研究新开发方法的Dice相似系数、精度、灵敏度分别为0.964±0.033、0.960±0.043、0.970±0.040,提示分割精度和鲁棒性更高。箱式图中可见两种方法均存在一些异常值。使用本研究新开发方法分割的3例患者左心室表面三维视图显示平均分割时间为13s（即处理速度约为0.037s/幅）,提示分割质量和分割效率均较高。结论本研究新开发的基于U-Net的短轴心脏CTALVM自动分割系统将注意力机制、深监督机制和残差连接集成到8层U-Net中,具有较高的分割精度、分割质量和分割效率。     

DR与MR全脊柱成像技术在退行性脊柱病诊断中的效果对比

目的 评估全脊柱数字化成像技术(DR)与MR成像质量,分析全脊柱站立位DR及仰卧位MR成像的测量的矢状面参数的差异及相关性.方法 搜集2010年11月～2016年3月到我院就诊并诊断为退行性脊柱病的61名患者资料,年龄49.9±17.6岁,均行全脊柱站立位DR与仰卧位MR检查,分析全脊柱拼接的图像质量,在全脊柱DR侧位片、全脊柱MR正中矢状位图像测量颈椎前凸角(CL)、胸椎后凸角(TK)、腰椎前凸角(LL)、骶椎倾斜角(SS)、脊柱矢状位垂直轴(SVA)等参数,并利用配对T检验对比DR与MR测量值,并进行Pearson相关性分析.结果 全脊柱DR与MR图像拼接质量优良率为100％,全脊柱DR及MR成像上测量CL、TK、LL、SS、SVA值分别为28.37±10.91°、29.98土8.96°、45.61±12.46°、34.38±9.05°、17.20±26.39 mm,及24.34±9.01°、21.22±8.13°、41.45±12.17°、37.45±8.19°、36.51±12.44mm,DR与MR测量CL、TK、LL、SS、SVA值存在统计学差异(P值分别为0.000、0.000、0.000、0.001、0.007),相关系数r分别为0.69、0.68、0.72、0.51(P值分别为0.000、0.000、0.000、0.000、0.034).结论 站立位DR与仰卧位MR全脊柱成像图像质量良好,仰卧位MR图像测量的CL,TK,LL,SS,SVA等脊柱矢状面平衡参数与站立位DR相关,但存在明显区别,并不能代替站立位DR检查,须联合检查才能全面评估退行性脊柱病改变.     

Influence of tube voltage on digitized image qualityof patients exposed to occupational dust: phantoms and clinical studies

Background High-voltage analog X-ray examination is a main tool for pneumoconiosis,which is challenged by digital radiography （DR）.The tube voltage of DR chest films required for diagnosis and staging of pneumoconiosis is concerned technically.We investigated the influence of the tube voltage on chest X-ray DR image quality of patients exposed to occupational dust.Methods DR images of the CDRAD2.0model,an anatomical chest phantom,and 136 exposed workers were analyzed at different tube voltages by threereaders.Image quality factors （IQF） were calculated and compared using the CDRAD2.0 model.DR images of ten anatomic positions were scored against those of the high-kilovolt chest films in anatomical phantom and clinical cases,and differences in scores were analyzed.Results In the CDRAD2.0 model,all three readers had a minimal IQF at 120 kV （mean：22.25 kV）.The differences in the mean IQF of DR images at different tube voltages was significant （F=13.78,P〈0.001）.The IQF of DR imaging at 120 kV was similar to high kilovolt analog imaging （t=-0.58,P〉0.05）.In the anatomic phantom and clinical cases,the DR images at 120 kV were closest in anatomical detail to the high W analog images,and the means were similar （P〉0.05）.Conclusions Among different tube voltages,DR image quality is closest to the high kilovolt analog images at 120 kV in patients exposed to occupational dust.     

SLOT Scan 技术在青少年脊柱侧弯摄片中的应用

目的：探讨有技巧地应用一种新的窄缝曝光采集（SLOT Scan）技术对青少年脊柱侧弯摄片质量的提高作用。方法：使用日本岛津公司Sonialvision Safire II设备, 采用SLOT Scan技术对60 例身高1.50 米以上的青少年患者进行摄片。通过1次连续的曝光采集所有数据, 再利用无缝全景拼接软件对图像缝合。结果：颈、胸、腰骶椎通过无缝拼接能同时在1张X 线片上清晰地显示, 达到了颈胸腰骶椎一次成像片的满意效果。结论：SLOT Scan技术作为一种全新的成像技术, 能有效地去除拼接伪影, 使全脊柱能同时在1张X 线片上完整无缝地呈现, 更有利于脊柱外科医生对侧弯的整体观察与计算测量, 有利于手术方式的选择和疗效的判断。     

手动与自动曝光控制在婴幼儿胸部数字化X线摄影的对比研究

目的:探讨手动曝光控制(简称手控模式)与自动曝光控制(简称自控模式)哪种操作模式能够提高婴幼儿胸部数字化X线摄影(DR)的图像质量,提高摄影成功率,降低辐射剂量,减少重照次数。方法:日常工作中用手控模式与自控模式各摄影婴幼胸部DR片100例,对两组的图像质量,摄影成功率,辐射剂量等进行对比分析。结果:手控模式甲级片高于自控模式,辐射剂量低,重照次数少。结论:手动曝光控制更适用于婴幼儿胸部DR摄影,婴幼儿胸部DR图像甲级片率更高,患儿整体辐射剂量降低,重照率降低。     

数字化X线摄影全脊柱成像技术在青少年脊柱侧弯中的应用

目的研究数字化X线摄影(DR)全脊柱成像技术在青少年脊柱侧弯中的临床应用价值。方法收集2010年～2011年苏州大学附属儿童医院就诊的脊柱侧弯患者70例,应用DR全脊柱成像技术对脊柱从上至下依据身高不同进行2～3次顺序曝光,再经过图像拼接技术的后处理得到患者脊柱的全景图像,并对图像质量进行评价。结果 68例通过软件自动拼接成功,2例自动拼接有误差,通过手动调节修正亦达到合格标准图像,能清晰显示骨关节结构。结论 DR全脊柱成像技术方便快捷,图像质量合格,能有效满足临床诊断和治疗的要求,具有普遍推广应用价值。     

腰椎过屈过伸位X线检查在腰椎疾病诊断中的应用价值

目的探讨过屈过伸位功能摄片在腰椎疾病X线诊断中的应用价值。方法对150例腰腿痛患者进行过屈过伸腰椎侧位片检查,观察腰椎椎体向前及或向后移位、滑脱情况和棘突分离或相互靠近情况。结果经Meyerding法测量,过伸位显示存在椎体滑脱者93例,过届位显示椎体滑脱者29例;过屈位棘突局部不能分离者35例,过伸位棘突局部不能靠近者17例。结论过屈过伸位检查常能够发现常规腰椎正侧位及双斜位所不能显示的腰椎失稳和功能改变。有时还能发现常规片中不能显示或显示不清楚的解剖结构性改变。对X线观察腰椎活动,判断腰椎失稳以及估计病人治疗后功能恢复的程度有一定作用。     

臀腰部皮穿支血管3D可视化模型的构建及意义

目的:构建臀腰部皮穿支血管3D可视化模型,展示该部位皮穿支血管立体空间结构,从而概括性的评价臀、腰部Choke Vessels及跨区穿支皮瓣的扩展机制,为临床应用提供解剖学依据。方法:聚乙烯醇-氧化铈全身整体血管造影灌注,X线摄影,64排螺旋CT无间距扫描,采集图像数据进行数据集处理,利用"交互式医学影像控制系统(MIMICS 10.01)"、3D-Doctor等软件对臀腰部皮穿支小血管进行渲染、提取、定位、配准与可视化构建。结果:臀腰部皮穿支血管铸型充分,血管X线图像清晰,构建的3D可视化血管模型逼真,立体空间感强,各血管体及血管网清晰可见。结论:尸体血管整体造影术,经CT扫描获取血管数据集,利用计算机重建软件,可构建出高质量清晰的臀腰部皮穿支血管3D可视化模型。     

纤维环针刺法建立兔椎间盘退变模型的实验研究

目的建立一种稳定可靠、可重复性好、成功率高,且与人类退变相似的椎间盘退变模型。方法38只普通级新西兰大白兔,雌雄不计,随机选取2只动物用于研究兔腰椎的解剖学特点,另外36只动物用随机数字表法均分为模型组和对照组。模型组手术取右侧腹膜后入路,暴露至L5/L6、L4/L5椎间盘纤维环,予16G穿刺针针刺纤维环;对照组同法暴露不进行针刺。分别于术前及术后4周对实验动物行X线和MRI检查,术后4周处死实验动物,取椎间盘标本行病理学检查。结果术后4周,X线和MRI检查显示模型组椎间盘高度明显降低、部分骨赘形成、终板硬化,T2加权像信号较术前明显降低、椎间盘颜色变黑变暗,髓核缩小或消失,纤维环变厚;而对照组椎间盘未见明显变化,T2加权像呈均匀高信号;取椎间盘标本经HE染色,电镜下见模型组髓核组织明显缩小,结构紊乱,细胞密度较小,纤维向内塌陷,纤维环板层出现明显断裂,排列不整齐,纤维环内层见少量毛细血管长入;对照组腰椎间盘病理学检查无明显退变表现;免疫组化见模型组椎间盘内TNF-a数量较对照组明显增多。结论该方法具有操作简单、可行、高效等优点,是建立椎间盘退变模型的一种可靠方法。     

下腰椎的三维有限元分析

目的为研究下腰椎活动提供三维有限元力学模型。方法选取成年男性的下腰椎典型CT影像,建立几何模型后利用有限元划分和分析软件建立有限元模型,设定边界条件并加载负荷,记录下腰椎在前屈、后伸、侧屈和轴向旋转等不同工况下的运动范围和应力分布。结果建立的下腰椎三维有限元模型中4面体单元总数为114953。模型在各工况下的运动范围与体外生物力学试验所测定的结果比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论建立的下腰椎三维有限元模型能够模拟下腰椎的生理活动,可用于进一步的研究。