噪声与基于解析解自适应网格荧光分子成像重建的关系

背景:荧光分子断层成像已经成为近年来发展很快的分子影像技术,噪声对这种成像技术提出了挑战。目前噪声对成像结果具体影响的研究还是空白。目的:利用基于解析解的自适应网格荧光分子断层重建方法,研究信号噪声对重建结果的影响。方法:在作者之前提出的基于解析解的自适应网格荧光分子断层重建算法的基础上,观察分析了噪声对荧光分子断层成像的影响。结果与结论:通过在仿真数据中添加噪声,得到了不同信噪比下的重建结果及噪声与重建精度之间关系的规律。实验结果表明,基于解析解的自适应网格荧光分子断层重建算法具有较好的抗噪性。     

带有松弛因子和惩罚项的最小二乘PET图像重建

最小二乘重建算法是经典的PET重建算,该算法虽然能够得到较好的重建图像,但是重建图像有明显的噪声,而且收敛速度慢。本研究从最小二乘目标函数出发,为平滑图像和抑制噪声加入惩罚项,并利用修正的SOR迭代方法求解最优解。同时为加速收敛速度,结合可变有序子集方法,得到带有松弛因子和惩罚项的最小二乘算法。使用Matlab中Sheep-Logan模型进行仿真,通过信噪比、归一化均方误差和相关系数等参数来估计重建图像质量,并与其他算法进行比较以验证所提出算法的有效性。仿真实验证明:在相同的先验情况下,本算法比有序子集惩罚最小二乘(OS-LS)算法更能有效地抑制噪声,图像质量评价参数都优于OS-LS算法;收敛速度也比OS-LS算法快,它需要的迭代次数只是OS-LS算法迭代次数的2/3。     

离散化误差对二维EIT影响的初步定量研究

目的 结合具体重建算法,定量讨论有限元离散化误差对正逆问题的影响.方法 利用软件NETGEN产生7个不同剖分规模的圆域模型,以其中最密剖分模型为参考,讨论其他模型的边界电压误差,然后提出重建图像质量函数D、结构相似度SSIM和误差总和TE三种重建图像评价指标,对无噪声和含有不同信噪比噪声两种情况的NOSER算法重建图像进行了比较.结果 在无噪声和噪声信噪比不太小(＞35 dB)的仿真实验中,剖分愈密成像质量愈高.当剖分规模达到一定程度时,图像质量提高幅度有限.结论 有限元离散化误差对于EIT问题至关重要,对于NOSER这种线性近似的非迭代算法,圆域模型选择中等剖分规模(如2000～3000个单元)即可达到很高的精度.     

人体肺功能生物电阻抗成像技术

研究的目的在于改进生物电阻抗（EIT）重建图像质量方法。首先,采用自适应多重网格法,依据后验误差的估计,基于自适应网格剖分加速线性方程组的求解,并根据多重网格算法细分相关场域,获得圆形场域的人体呼吸过程图像;然后,研究结合先验知识的图像重建算法,根据肺部组织结构及阻抗特性,采用有限元仿真软件COMSOL求解正问题,获取融合先验知识的灵敏度系数矩阵。人体肺呼吸功能实时成像结果表明,即使采用较少的网格单元,仍可获得较高精度的正问题解,具有较高的图像质量。     

基于时域光声信号的谱分析技术及其在生物医学领域的应用

基于时域光声信号的谱分析技术是一种能够提供生物组织结构和功能信息的非侵入式检测技术,其结合了光学模态的高对比度和超声模态在深层组织中的高分辨率两重特性,可对不同波长光激发下的目标生物组织的光声信号数据集进行处理分析。相较于传统光谱检测,该技术不易受被测对象形状、形态的限制和光散射的影响,使其对较深层组织的检测仍具有较高灵敏度。相较于光声成像,该技术无需引入图像重建算法且专注于实现定量分析。综述时域光声信号的谱分析技术在生物组织、生物体液、生物呼出气体检测中的应用,介绍相关研究所采用的改进实验系统或不同信号处理方法,阐述该技术的研究进展与发展方向。     

基于自适应网格技术方法的牙齿移动骨改建过程模拟

目的 建立一种可以高效模拟正畸牙槽骨重建的方法。 方法 建立单颗门牙和磨牙的完整牙及牙周模型,模拟位移控制和力控制加载远中平移,基于外部重建理论和牙周膜应变理论,实现基于利用 ABAQUS 子程序UMESHMOTION 结合自适应网格技术(ALE),模拟牙槽骨重建过程。 结果 位移控制能够将初始远中位移加载量50 μm 通过骨重建算法实现,达到远中移动牙槽骨重建位移量 50 μm;力控制模式在施加 1 N 初始远中方向力并考虑最终衰减到 50% 初始力水平情况下,单、双根牙最终位移量分别为 67. 5、23. 77 μm。 两种模式均实现骨重建后牙周膜上绝对值最大主应力恢复到 0 应力水平,牙周膜达到新的力学平衡。 该算法可以在很短时间内很好模拟单、双根牙槽骨的重建过程。 控制成骨和破骨速率比为 7 ∶5时,单次迭代位移移动量控制在 0. 1 μm 能够得到稳定的重建过程。 结论 本方法首次实现了双根牙槽骨重建模拟,在位移和衰减力控制下均可以很好模拟牙槽骨重建的过程,为无托槽和有托槽正畸力系的设计提供有效工具。     

可变约束OS-EM图像重建算法仿真研究

有序子集最大期望值方法 (OrderedSubsetsExpectationMaximization ,OS EM )具有较高的重建图像质量和较短的计算时间 ,正逐步应用在正电子发射断层成像仪 (PositionEmissionTomography ,PET)图像重建过程中。本研究提出了一种改进的OS EM图像重建算法可变约束OS EM迭代算法 (VariableConstraintOS EM ,VCOSEM) ,对仿真Phantom模型在不同测量条件以及不同子集划分情况下的研究结果表明 ,该方法具有分辨率高 ,噪声低的优点 ,能够提高重建图像质量。     

基于射频成像的乳腺组织电特性成像技术

基于射频成像的电特性成像(MR-EPT)技术利用磁共振(MRI)射频场对生物组织电导率和介电常数进行重建,无需注入电流即可获得高分辨率和高精度的图像。研究采用XFDTD软件建立了简单的乳腺组织模型,在128 MHz的拉莫尔频率下采用16通道射频线圈进行仿真实验。实验根据正问题得到的B1+场的幅值和相位重构出了乳腺组织电导率和电特性分布,并对B1+添加噪声研究算法的抗噪性。实验得出,电导率和介电常数的仿真结果和参照结果的平均相对误差分别为4.71%和11.32%,当添加噪声后信噪比大于30 d B时,噪声不会对成像结果造成影响。证明了MR-EPT无需激励即可获得高分辨率和高精度的图像,在早期疾病诊断方面有着较高的可行性和极大的发展潜力。     

并行磁共振成像的编码与重建技术

近几年出现的并行磁共振成像推动了并行成像技术的发展,该技术的主要特点是欠采样多线圈数据的图像重建。根据这个特点,并行成像技术分成两类:k空间方法和图像域方法。本文首先回顾了基本的并行成像重建算法,指出了不同重建算法应遵循的基本原则。然后详细阐述了重建中的编码机制和采样问题,并对两类重建算法进行了比较。最后,本文讨论了并行成像中的噪声传递和抑制问题,并总结了并行成像中的关键问题。     

MSCT轴向分辨力和图像噪声影响因素分析

目的:探讨多排螺旋CT（MSCT）轴向分辨力或断层灵敏度曲线（SSP）和图像噪声的影响因素。方法:使用临床常 用的腹部扫描模式,采用不同直径的模板,重建层厚、螺距、电压（kV）、重建算法等扫面参数,进行MSCT扫描,对不同参数 对断层图像SSP和图像噪声的影响进行统计学分析。结果:当螺距和准直器宽度保持不变,不同层厚和重建算法得到的 SSP的半高宽FWHM值基本保持不变（P>0.05）;当重建算法和准直器宽度保持不变,不同螺距和层厚得到的SSP的半高 宽FWHM值基本保持不变（P>0.05）;不同准直器宽度,同螺距和层厚得到的SSP 的半高宽FWHM值基本保持不变（P> 0.05）;随着层厚、mAs增加,图像噪声减小（P<0.05）;随着kV增加,图像噪声随之减小,不同重建算法下图像噪声存在明显 差异（P<0.05）。结论:卷积重建算法、螺距和准直器宽度对SSP的影响很小,螺距对图像噪声影响很小,而层厚、重建算 法、mAs、kV对图像噪声影响大。层厚、mAs、kV增大,图像噪声减小;重建算法分辨率越高,图像噪声越大。