基于TwIST-TV正则化算法的肺萎陷电阻抗成像仿真研究

肺部电阻抗成像(EIT)通过配置于人体体表一组阵列电极,利用边界测量信息重建胸腔内部二维断面电导率分布,具有非侵入、无辐射等特点,可用于临床监护.针对EIT逆问题求解的欠定性和病态性,提出一种基于总变差正则化(TV)的两步迭代(TwIST)算法.该算法利用迭代引入TV去噪算子,达到解的双重正则化效果.通过仿真构建不同程度肺痿陷EIT模型,利用该算法进行呼吸状态差分图像再构;同时基于图像提出肺通气总量指数作为客观评价指标.结果表明,与传统Tikhonov正则化算法相比,该算法可达到较好的图像重建质量和鲁棒性,其相应肺通气量指数也更接近于仿真肺痿陷模型变化.从而验证了该算法用于临床肺痿陷EIT通气量监测的可行性.     

一个临床应用的实时电阻抗断层成像系统的设计与初步结果

一个临床应用的实时电阻抗断层成像系统的设计与初步结果１引言电阻抗断层显像（ＥＩＴ）是通过对导电区域表面电阻抗进行测量形成的二维电阻抗分布的图像。阻抗测量是通过贴附于人体的一组电极，并采用一系列的二电极、四电极测量方法进行的，接着使用一种图像重建的算法...     

基于斜位电流注入的磁共振电阻抗成像谐函数Bz重建算法及实验研究

针对斜位电流注入的磁共振电阻抗成像,提出基于斜位电流注入的谐函数Bz电导率重建算法,并建立相应的二维电导率重建方案。在构建磁共振电阻抗成像实验系统的基础上,分别进行电导率分布图像的仿真和测量磁通密度的实验。仿真结果表明,所提出的重建算法能够获得电导率分布的图像,并且硬件系统能够获得对成像物体注入电流时的磁共振图像数据,进一步可以得到成像体内的磁通密度。     

一种基于图像处理的人眼全自动角膜曲率计研究

提出一种以光学系统成像原理的自动角膜曲率计设计方案,并研制完成实验样机,对样机的检测原理、系统工作原理进行说明.该研究方法是将红外园环照到眼睛角膜,经角膜反射成像在CCD上,首先局部进行边缘检测,求取全局阈值算法进行二值化图像,然后检测出二值化边缘轮廓,最后再用最小二乘拟合的方法,计算测量角膜的曲率参数.用标准角膜模拟眼和人眼进行测试,测量精度达到±0.02 mm,测量时间小于1 s.实验结果表明,该方法可行,可以用于医院等角膜曲率参数测量的场合.     

基于三维模型的断层图像结构定位的初步研究

目的:研究利用初步建立的三维模型确定二维断层图像感兴趣结构像素坐标的方法.方法:通过Photoshop图像处理软件绘制断面图像,使用可视化工具包VTK的移动立方体表面重建算法,在VC++6.0的编译环境下对其进行三维重建以及立体显示.用自行开发的坐标转换处理程序对三维模型上提取的坐标值进行处理,计算断层图像相应结构的像素坐标.结果:建立了一个表面带有S型凹槽的三维模型,通过计算三维模型上凹槽结构的一系列坐标,得到二维断层图像上相应结构的像素坐标点.结论:本研究以VTK重建的三维模型为基础,提出了一种利用已建成的三维模型来指导二维断层图像结构定位的方法,为人体复杂结构的分割与修正以及某些在二维断层图像上无法识别的结构的定位提供了一种新的手段.     

血管造影图像序列中冠状动脉的三维运动估计

提出了由两个角度的单面血管造影图像序列估计冠状动脉骨架树三维运动的算法。首先对冠状动脉造影图像序列进行二维预处理和二维运动估计。然后根据冠脉造影系统的透视投影模型得到两幅不同角度的造影图像之间的几何变换关系，以及空间点三维坐标的计算方法。最后，在对整个图像序列进行分析的过程中，将三维运动估计与重建结合起来，得到各骨架点的三维运动向量。采用临床得到的冠状动脉造影图像序列对算法进行了验证，并分析了误差源。     

二维超声与四维超声联合应用于产前胎儿筛查的临床研究

目的探讨二维超声与四维超声联合诊断胎儿畸形的临床效果,并分析其应用价值。方法随机选取2014年1月至2015年1月到我院进行产检的2099例孕妇,对其进行二维超声检查以及联合应用四维超声检查,以及对其分娩、随访结果进行对比分析。结果在产前胎儿畸形筛查中,联合应用二维超声与四维超声检出准确率(93.3%)要明显高于二维超声单独检出准确率(75.6%),特别对于胎儿体表畸形的检出准确率更为明显。结论二维超声具有图像清晰、检查简便、经济安全等优点,四维超声是二维超声的有益补充,能够提供动态诊断信息,联合应用二维超声与四维超声技术,能够明显提高诊断产前胎儿畸形的准确率,有效降低漏诊,具有较高的临床推广价值。     

基于二维X线图像骨组织三维重建的研究进展

医学图像的三维重建是当前国内外图像处理技术研究的热点,基于二维X线图像的三维重建这一新的重建方法在骨科疾病诊疗中的实际应用,不仅能够减少患者的检查费用,检查辐射剂量,更克服了传统的三维重建方式对检查体位的限制。本文结合近年来关于应用二维X线图像进行骨组织三维重建的文献报道,对这一重建方法的重建思路变化以及重建依据的分类进行总结,着重介绍了其在长管状骨、髋膝关节以及脊柱侧凸畸形等方面的应用情况,在对困扰其实际应用的旋转角度限制、图像分割识别等问题进行分析后,认为其必将在人体各组织器官的三维重建中得到应用。     

Freehand三维超声体数据重建的最新研究进展

Freehand三维超声成像系统因其扫描方式自由、能提供更大的成像视角和更高的图像分辨率等优点,比较符合医生习惯和手术室环境,成为近年来超声影像引导介入手术的主要研究方向。Freehand三维超声从一系列不规则的二维B超图像入手,重构器脏结构的三维体数据,并进行三维渲染显示。体数据重建是Freehand三维超声成像系统的关键技术,对提高重建图像质量有着重要的作用。对Freehand三维超声体数据的重建算法进行归纳和分类,比较分析其中的典型算法,最后对Freehand三维超声体数据重建算法的研究状况和未来的发展方向进行展望。     

CT快速二维反投影算法

CT图像重建过程中，标准的二维反投影运算计算量为D(N^3)。本研究提出一种快速二维反投影算法，其计算量仅为D(N^2log2^N)。该快速算法可以并行实现，处理器阵列规模为D(N^2)时，计算量为D(log2^x)。本研究还分析得到快速算法的误差上界，并提出一种改进的快速二维反投影算法以获得更高的计算精度。最后，对算法进行了仿真实验。理论分析及仿真实验结果都表明，本研究的二维反投影算法在CT图像重建过程中有着更高的计算效率，并且具有良好的计算精度。     

一种快速数字化重建放射摄影成像算法

为了实现虚拟模拟 (VirtualSimulation)与虚拟放射摄影 (VirtualRadiograph) ,提出一种由序列断层图像进行数字化重建放射摄影图像 (DigitallyReconstructedRadiographs DRRs)的快速射线跟踪算法。利用CT数据模拟人体组织对辐射线的吸收规律 ,采用三维Bresenham直线算法进行射线跟踪 ,无需解方程求交点 ,算法只包含加减运算 ,计算速度快 ,缩短了成像时间     

结合迁移学习与深度卷积网络的心电分类研究

为解决一维深度卷积网络（1D-DCNN）在心电分类方面存在的多类疾病识别不准、难以提取最佳特征等问题,提出一种结合迁移学习与二维深度卷积网络（2D-DCNN）直接识别心电图像的方法。首先,截取R波前后75 ms内的心电信号,并将一维心电电压信号转化为二维灰度图像信号。接着,构建2D-DCNN对心电节拍样本进行分类训练,权值初始化采用在ImageNet大规模图像数据集上进行预训练的AlexNet参数值。本文提出方法在MIT-BIH心电数据库上进行性能验证,其准确率达到98%,并在不同信噪比下保持较高的准确率,证明了所述模型在心电分类上具有良好的鲁棒性。为了验证2D-DCNN的识别性能,实验部分与采用不同激活函数的1D-DCNN、近些年性能较好的深度学习方法进行比较。量化结果表明,结合迁移学习和2D-DCNN方法,比最优1D-DCNN算法,其准确率提升2%、敏感度提升0.6%、特异性提高4%;在二分类与多分类任务中,均好于现有的其他算法。     

医学图像三维重建系统的关键技术研究与设计

背景:医学影像三维可视化技术将二维断层图像转化为三维图像,有利于提高医疗规划的准确性,是当今医学领域研究的热点,在诊断医学、手术规划、模拟仿真等领域都有重要的应用。目的:利用二维医学图像序列重建出三维模型的关键技术,对可视化系统进行总体设计。方法:首先研究现有三维重建技术,包括预处理技术,图像分割和配准可视化算法。其次给出了系统体系结构设计图,各模块中应用到各种三维重建关键技术。结果与结论:根据现有关键技术的研究,选用OpenGL作为可视化开发工具,设计了一种基于PC机的三维医学图像可视化系统。     

基于高斯过程和Radon变换的视网膜血管管径测量

视网膜血管管径的异常变化与糖尿病、高血压等心脑血管疾病发展进程息息相关,眼底图像中视网膜血管信息的提取是计算机辅助分析和诊断相关疾病的重要步骤。本研究提出一种视网膜血管管径测量方法。首先对眼底图像进行图像预处理,然后基于高斯过程和Radon变换准确跟踪血管中心线和方向,最后利用二维高斯过程回归技术测量血管管径。在DRIVE和STARE这两个眼底图像数据库中进行测试。结果表明不论是对于曲率较小的近似直线型血管段、曲率较大的弯曲型血管段,还是对于管径发生变化的血管段,本文方法都能较好地检测出血管管径宽度,且标准差低、运算速度快。     

三维虚拟现实成像结合二维超声图像可视化评价婴幼儿髋关节发育不良

背景:超声检查已广泛应用于婴幼儿发育性髋关节发育不良的筛查,但有报道指出,在不同的检查者之间检查结果存在显著差异,即使在同一检查者的重复检查中也会存在偏差,因此认为超声在诊断成像准确性方面证据不足。目的:通过三维重建虚拟现实图像显示髋臼及股骨头的空间立体结构,获得一个新的参数,从而丰富Graf超声诊断技术的测量标准,进一步增强髋关节发育不良诊断结果的可信度。方法:选取国人婴幼儿新鲜尸体标本10具(男性5具,女性5具),应用Graf二维超声法对髋关节扫查,并同时行多排螺旋CT三维重建,再将容积重建与表面重建拟合,显示髋关节周围解剖结构,模拟Graf二维超声法对三维虚拟现实图像进行a角和β角的测量。结果与结论:通过三维重建虚拟现实图像对二维Graf方法测量的验证,证实二维Graf方法测量α角和β角可以真实反映骨性髋臼和软骨髋臼的发育情况。Graf二维超声技术可对新生儿髋关节发育状况做出正确评价,可以将Graf二维超声法作为髋关节发育不良的常规检查。说明熟练掌握Graf超声检查技术和严格掌握髋关节发育不良评判标准是髋关节发育不良诊断的重要保障。     

基于红外定位系统三维超声的研究

目的通过引入全数字的实时红外定位系统,同时采集二维B超图像,重建三维超声系统,来实时跟踪由于呼吸运动和组织变形导致的靶区的运动。方法实验主要通过在二维B超探头上安装3个红外定位小球(非等边),实时跟踪探头的位置,将二维超声图像映射到三维空间,然后通过三棱锥模型多次采集图像测量其几何位置关系,结合B超图像的性质,建立三维超声膜体数据,实验以立方体模型作为实验膜体,同时以水槽作为实验环境。结果实验证明二维超声及红外定位系统可以快速重建三维超声,重建膜体的三条棱锥形状及方向与实际的膜体相符合,重建精度准确,快速便捷。结论实验提出的三维超声重建技术,采集二维超声图像同时结合实时跟踪的红外定位设备,可以快速方便地实现定标及三维超声的建立,并且具有较高的重建准确性。     

三维超声对胎儿体表畸形的诊断评价

目的探讨三维超声在胎儿体表畸形的产前诊断中的临床意义。方法收集具有胎儿体表畸形的病例,对其三维图像进行回顾性分析,并与传统二维超声进行比较。结果共诊断胎儿体表畸形184例。二维超声诊断172例,疑诊11例,漏诊1例。三维超声诊断183例,漏诊1例。三维超声对体表畸形的诊断较二维超声更具优势。结论三维超声能提供直观立体、逼真的胎儿体表结构图像,丰富了诊断信息,能增强诊断信心,为二维超声的空间信息补充,两者联合应用可提高胎儿体表畸形的检出率。     

基于Visualization Toolkit的数字化人体骨骼系统的重建与可视化

在人体骨骼系统的三维可视化过程中,将二维CT数据重建生成理想的三维骨骼数据是非常重要的一环.作者应用可视化工具Visualization Toolkit(VTK)和VC++实现了二维数据的三维重建、面片削减、连通性检测、三维平滑等一系列功能.与利用OpenGL等工具重建得到的骨骼数据相比,不但准确度和视觉效果有了显著改善,数据量也大大减小.VTK在人体骨骼系统的重建及处理工作中取得的良好效果表明,它是医学图像重建和处理的有力工具之一,具有使用灵活,功能强大的优点,值得推广.     

一种新的三维气管树提取方法

目的:根据气管与支气管的树状特征,为了克服气管提取过程中的"阻塞"与"泄漏"问题,以适应临床教学训练需要,兼顾算法的精确性与执行效率,提出一种改进的区域生长算法。方法:首先利用经典的区域生长算法从三维螺旋CT图像中得到大气管初始区域;然后以初始区域为"大的"种子点,结合支气管在相邻CT图像中的Hessian矩阵特征向量,进行第二次区域生长,最终得到气管与支气管的全部数据。为了评价本文所提出的算法,我们对收集的13例CT气管数据进行了支气管重建,并与Kitasaka方法进行了对比。我们还请临床合作医生对算法提取的三维气管树的直观效果及临床的实用性进行了主观评价。结果:通过支气管检出率的比较,本文所提出方法明显优于Kitasaka方法。临床专家的主观评价认为本文所提出的方法对纤维支气管镜术前的气管三维结构观察和虚拟内镜开发及镜下手术模拟,具有重要的临床意义。结论:该方法自动化程度高,不仅适用于气管与支气管分割,还可推广到骨骼、人体血管系统等其他管道小目标的分割问题。     

基于螺旋CT扫描图像的人牙齿的计算机三维重建

目的:研究基于螺旋CT扫描图像的人牙齿的计算机三维重建。方法:采用美国PQ6000型螺旋CT扫描机,自下颌颏部下缘开始至鼻骨底做连续横断超薄扫描,得到了人牙齿的二维CT图像。应用图像处理与识别合成软件,读取二维CT图像数据文件,通过灰度分割方法对二维图像进行边缘提取,再利用三维表面重建算法对所截取的二维CT图像进行三维重建,最终获得人牙齿的三维重建影像。结果:获得的人牙齿三维重建影像,细致逼真、可被任意旋转、剖开、透视、截取,从不同角度观察重建影像形态还原性良好、重建效果满意。结论:基于螺旋CT扫描图像的人牙齿的计算机三维重建,可为有限元实体建模提供快捷、方便的方法。