小动物锥束CT分角度几何校正

目的 为了有效地解决和避免手工测量计算心胸比率,探讨一种计算机辅助测量心胸比率的方法。方法 运用自主设计的功能软件针对胸片进行心胸比率的测量计算与自动诊断,软件由VC++6.0及LeadTools工具包在Windows2000操作系统中开发,实现过程分为以下5个步骤:①胸片图像的数字化获取(支持DICOM 或扫描仪Twain接口协议,支持DICOM 或jpg,bmp等文件格式);②测量线段的绘制(利用鼠标和键盘控制,在图像上画出心脏与胸廓的横径水平测量线段,水平直线两端配有垂直的虚线以用于心脏左右端顶点的定位);③线段长度计算(计算出心脏或胸廓最大横径的长度,长度单位为“毫米”或“像素”);④心胸比率计算(心脏与胸廓横径求商计算,四舍五入后保留到小数点后两位);⑤诊断结论分析(根据成人或儿童心胸比率标准值,进行自动分析判断异常程度)。结果 利用该软件成功地实现了计算机辅助测算心胸比率的功能。结论 与手工测量方法相比较,本方法有四个主要的优势:快速,精确,计算机自动提示诊断结果及避免胶片污染。本方法作为医学影像诊断学科与计算机学科的交叉领域研究成果,具有广阔的应用前景和极大的推广价值。     

非等中心锥束CT成像系统标定及三维重建

目的 研究非等中心锥束CT系统(CBCT)几何参数标定及投影图像重排, 提出新的方法以提高参数标定精度及三维(3D)重建质量, 以期突破现有算法要求等中心系统应用环境的限制。方法 针对非等中心CBCT系统建立坐标系, 推导标定模型中特定标志点空间坐标与其在投影图像中平面坐标之间的几何关系, 建立虚拟等中心CBCT系统, 提出面向非等中心CBCT系统的解析+迭代混合标定方法, 对投影图像进行重排, 在此基础上进行3D重建。将标定模型置于非等中心CBCT系统中, 获取各个旋转角度下的投影图像;提取投影图像中特定标志点坐标, 基于这些坐标数据, 采用所提方法计算虚拟等中心CBCT系统几何参数;并求取虚拟等中心锥束投影图像;最后采用FDK算法进行3D重建。结果 与文献[10]算法相比, 所提算法对转轴在成像板上的投影坐标(u^0' 和v^0' )标定精度相当, 而射线源到成像板的垂直距离(D')和射线源到转轴的距离(R')标定精度明显较优。结论 本研究混合标定算法可提高D'和R'的标定精度, 并可突破文献[10]算法等中心系统应用环境的限制。     

基于条状挡板的kV级锥形束CT散射校正

目的 校正锥形束CT投影中的散射信号,以提高图像质量。 方法 使用条状挡板测量Varian机载kV级锥形束CT投影图像中的散射信号,并将其从再次扫描的投影中扣除,以获得原始射线的投影图像。使用空域自适应的BayesShrink小波对投影图像进行去噪处理,并导入Varian On Board Imager工作站进行重建;比较处理前后的图像质量。 结果 校正后图像的低对比度分辨力提高,噪声降低,CT值的准确性和均匀性得到改善。 结论 条状挡板能准确获取投影图像中的散射信号;扣除散射信号后使用小波阈值法去噪,可有效提高图像质量。     

基于自适应点扩散函数的锥束CT散射校正

目的 探讨基于自适应点扩散函数的方法对锥束CT散射校正的效果。方法 通过加入遮挡板的方法来获取投影图像部分区域散射分布;建立散射分布模型,利用遮挡区域散射分布,自适应地调整扩散函数模型参数,然后进行散射估计和校正;对遮挡区域进行修复,以减少断层重建噪声。结果 基于自适应点扩散函数的方法不需要重复扫描被测物体,能高效地对不同厚度和密度的物体进行锥束CT散射校正,可减少因散射造成的杯状伪影和条纹状伪影,与相比、杯状伪影从校正前的26.09%下降到1.26%,即减少约95.17%。结论 基于自适应点扩散函数的方法可有效进行散射校正、降低杯状伪影和条纹状伪影,校正后图像质量明显增加。     

基于正侧位锥束CT投影快速构建脊椎三维模型

目的 探讨基于C形臂的两张正侧位2D锥束CT（CBCT）投影图像进行3D模型重建的效果。方法 采用半自动化的二维投影图像特征点提取算法,选定18点的特征点集并提取其对应的正侧位二维投影图像平面坐标,然后针对C形臂CBCT系统建立坐标系,推导特征点三维空间坐标与其在投影图像中平面坐标之间的几何关系,代入转换公式获得特征点集的三维空间坐标。利用薄板样条法对三维脊椎基础模型进行空间非刚性插值获得三维脊椎目标模型。将L3石膏模型置入C形臂CBCT系统,获取375幅圆周扫描图像,利用FDK算法重建三维模型并进行表面重采样得到三维脊椎参考模型,对其进行不规则形状调制得到三维脊椎基础模型,利用本文方法对三维脊椎基础模型进行空间非刚性插值得到三维脊椎目标模型,并设置对照组对本文方法的精度进行评价。结果 相对于特征点手动提取和边缘增强提取算法,采用半自动化特征点提取算法构建获得的三维脊椎目标模型与参考模型的误差降低至1 mm以内。结论 采用本文方法可构建出近似的、精度较高的脊椎三维模型,为基于C形臂CBCT的手术导航提供3D图像支持。     

锥形束CT扫描角度及中心位置对模体靶区的影响

目的 观察锥形束CT(CBCT)扫描机架角度及中心位置对模体中植入物体积及CT值的影响.方法 于非均匀模体中插入均匀圆柱棒,以其中心为扫描中心,机架旋转360°扫描模体,分别在X、Y、Z方向上移动将扫描中心2.5、5.0、7.5和10.0 cm,或机架分别沿顺时针和逆时针方向旋转20°,间隔20°,于180°?360°...     

利用锥形束CT研究不同部位食管癌放射治疗首周的摆位误差

目的利用机载千伏级锥形束CT(k V-CBCT)获取不同区段食管癌患者放射治疗第一周的摆位误差,分析不同部位食管癌摆位误差的区别。方法将43例食管癌患者按照原发病灶的位置分为A组(颈段及胸上段)和B组(胸中段及胸下段),对A组病例放射治疗时利用颈肩膜固定,对B组病例利用体膜固定。应用直线加速器机载k V-CBCT在放射治疗第一周进行每天1次扫描,采集的容积图像与计划CT图像匹配,获得左右(X轴)、前后(Y轴)、头足(Z轴)三个方向上的线性摆位误差。结果在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的摆位误差分别为:A组(0.39±0.20)cm、(0.27±0.14)cm、(0.34±0.19)cm;B组(0.44±0.25)cm、(0.31±0.25)cm、(0.49±0.17)cm。三个方向上的计划靶区(PTV)外扩边界分别为:A组5.11 mm、4.36 mm、5.72 mm;B组6.79 mm、5.76 mm、7.38 mm。A组患者在X轴、Z轴方向上的摆位误差较B组减小,差异有统计学意义(P<0.05),而在Y轴方向上两者比较无统计学差异(P>0.05)。结论机载k V-CBCT可用于评估食管癌患者的摆位误差值,利用该摆位误差值可估算PTV的外扩边界。颈肩膜固定的准确性要优于体膜。     

C臂锥形束CT在肝癌介入治疗中的应用

C臂锥形束CT(CBCT)是近年来开始应用的一种利用数字平板探测器与CT多平面重建技术相融合,通过C臂旋转运动同时提供旋转血管造影、三维血管重建和软组织断层成像的新技术。目前主要应用于神经系统介入治疗、肿瘤的血管内介入治疗、非血管性介入治疗等方面。国内外学者运用CBCT在经动脉化疗栓塞(TACE)及经皮肝穿射频消融术(RFA)进行肝癌诊疗的大量研究中显示了CBCT在肝癌介入治疗中的显著优势。本文就目前CBCT在TACE及RFA肝癌介入治疗中的应用进行综述。     

头部偏转90°俯卧投照用于锥形束乳腺CT检查

目的观察锥形束乳腺CT(CBBCT)检查中采用头部偏转90°俯卧位投照的意义。方法纳入60名接受CBBCT检查的女性志愿者(120侧乳),分为试验组和对照组(各30名60侧乳)。对试验组采用头部偏转90°俯卧位投照,对照组以头正位俯卧位投照。比较2组图像覆盖乳腺头侧、足侧、内侧、外侧及后侧范围,计算图像阳性率;根据11分数值疼痛评分量表进行疼痛评分;观察年龄、疼痛评分及图像阳性率之间的相关性。结果试验组图像阳性率明显高于对照组(P均<0.05)。2组疼痛评分无显著差异(P>0.05)。年龄与疼痛评分呈正相关(r=0.644,P<0.001),疼痛评分与图像阳性率呈负相关(r=-0.366,P=0.004),年龄与图像阳性率呈负相关(r=-0.313,P=0.015)。结论CBBCT检查中采用头部偏转90°俯卧位投照覆盖乳腺组织成像范围较传统投照体位更大,且不加重疼痛感。     

锥形束计算机断层扫描引导脑胶质瘤同步加量调强放疗技术疗效观察

目的评价锥形束计算机断层扫描(CBCT)引导脑胶质瘤同步加量调强放疗(SIB-IMRT)技术的应用价值。方法选取我院2011年12月至2013年12月收治的脑胶质瘤患者60例,随机分为研究组及对照组,研究组行CBCT图像引导下SIB-IMRT技术,计划肿瘤区(PGTV)同步加量62.5 Gy/25次,33 d完成。对照组行三维适形放疗,60 Gy/30次,40 d完成。放疗过程中及放疗结束后评价两组毒性反应,放疗结束后、放疗后1年评价两组肿瘤局控率及生存率。结果研究组与对照组在放疗过程中及放疗结束后放疗毒性反应无统计学差异(P>0.05);两组有效率、疾病控制率、生存率有统计学差异(P<0.05)。结论 CBCT图像引导下SIB-IMRT技术缩短了治疗时间,提高肿瘤局控率及生存率,这对于脑胶质瘤患者有重要的科学意义和应用价值。     

加速器锥形束CT成像参数对空间分辨率的影响

目的 分析加速器机载kV锥形束CT(CBCT)成像参数对空间分辨率的影响. 方法采用CatPhan 600模体的CTP 528模块,分别改变管电压、管电流、准直器、扫描范围和重建精度,测量XVI CBCT的空间分辨率. 结果管电压从80 kV增至140 kV时,空间分辨率从5 lp/cm增加到7 lp/cm.管电流对空间分辨率影响较小.准直器型号、重建精度和机架旋转范围对空间分辨率影响较大. 结论 CBCT的影像质量随成像条件变化范围很大,实际应用时需要根据条件合理选择参数,减少患者辐射剂量的同时得到最佳的影像质量.     

直线加速器机载锥形束CT图像散射的修正方法

目的 对直线加速器机载锥形束CT(CBCT)散射修正方法进行研究.方法 在CBCT射线源前放置一个"指交叉"形的阻挡光栅,对Catphan 504模体进行扫描,分别获得CBCT图像和扇形束CT图像.利用基于阈值的图像分割算法跟踪机架旋转过程中阻挡光栅在CBCT图像中的位置,提取散射样本后利用插值法估计散射信号分布,采用改进的半扇扫描重建算法重建散射修正后的图像.结果 散射修正后的Catphan 504模体图像与扇形束CT重建的图像接近.与散射修正前比较,散射修正后CT值误差从100.86 HU下降到15.74 HU,散射修正后低对比度分辨力平均提高1.37倍.结论 基于阈值的图像分割算法准确跟踪阻挡光栅的位置,在铅片区域可采集散射信号,其余区域可通过改进的半扇扫描算法完成单次扫描的图像重建.     

锥形束CT在放射治疗中的应用

影像引导下的放射治疗是近年来出现的一种治疗恶性肿瘤的新技术,而锥形束CT既是一种全新的CT成像技术,又是影像引导下放射治疗系统的关键设备。本文介绍锥形束CT的基本原理及其在放射治疗中的应用现状和研究进展情况,并对锥形束CT图像后处理技术进行综述。     

基于CT值及三维重建的股骨骨段骨密度值快速求解研究

目的 探讨基于CT值及三维重建的股骨、股骨头、股骨颈、股骨髁骨密度值快速求解方法.方法 采用12侧成人尸体下肢标本为实验材料,实验分成实验组及真实测量组.实验组按0.5 mm层距进行股骨CT扫描、三维重建、读取像素CT值数据;将股骨三维模型骨段分为股骨头、股骨颈、股骨干及股骨髁,分别读取股骨及各段三维模型的像素CT值数据.真实测量组经标本制作、分别测量整体股骨及各段的质量及体积,计算骨密度值.实验组三维模型像素CT值均值与真实测量组骨密度值进行相关分析,获得像素CT值均值与骨密度值的数学函数关系,通过函数计算出来的骨密度值与真实测量组进行单因素方差分析.结果 (1)骨密度真实测量值与CT值均值的相关分析:整体股骨y=0.2535x0.2901,R2 =0.9464;股骨头y=0.027x0.6085,R2=0.915;股骨颈y=0.0324x0.5849,R2=0.862;股骨髁y=0.0245x0.814,R2=0.8492.(2)骨密度计算值与真实测量值的单因素方差分析:整体股骨P=0.987;股骨头P=0.984;股骨颈P=0.962;股骨髁P =0.971.结论 (1)股骨三维重建后通过像素CT值均值可以快速求解骨密度值;(2)骨段进行股骨骨密度值测量结果精确,质量控制良好;(3)为临床快速骨密度值求解提供实践手段及理论依据.     

Upper airway segmentation and dimensions estimation from cone-beam CT image datasets

Objective To segment and measure the upper airway using cone-beam computed tomography (CBCT). This information may be useful as an imaging biomarker in the diagnostic assessment of patients with obstructive sleep apnea and in the planning of any necessary therapy. Methods With Institutional Review Board Approval, anonymous CBCT datasets from subjects who had been imaged for a variety of conditions unrelated to the airway were evaluated. DICOM images were available. A segmentation algorithm was developed to separate the bounded upper airway and measurements were performed manually to determine the smallest cross-sectional area and the anteriorposterior distance of the retropalatal space (RP-SCA and RP-AP, respectively) and retroglossal space (RG-SCA and RG-AP, respectively). A segmentation algorithm was developed to separate the bounded upper airway and it was applied to determine RP-AP, RG-AP, the smallest transaxial-sectional area (TSCA) and largest sagittal view airway area (LCSA). A second algorithm was created to evaluate the airway volume within this bounded upper airway. Results Measurements of the airway segmented automatically by the developed algorithm agreed with those obtained using manual segmentation. The corresponding volumes showed only very small differences considered clinically insignificant. Conclusion Automatic segmentation of the airway imaged using CBCT is feasible and this method can be used to evaluate airway cross-section and volume comparable to measurements extracted using manual segmentation.     

Short-term outcomes of radiofrequency ablation for hepatocellular carcinoma using cone-beam computed tomography for planning and image guidance

BACKGROUNDPercutaneous radiofrequency ablation (RFA) is an effective treatment for unresectable hepatocellular carcinoma (HCC) and a minimally invasive alternative to hepatectomy for treating tumour recurrence. RFA is often performed using contrast-enhanced computed tomography (CECT) and/or ultrasonography. In recent years, angiographic systems with flat panel image detectors and advanced image reconstruction algorithms have broadened the clinical applications of cone-beam computed tomography (CBCT), including RFA. Several studies have shown the effectiveness of using CBCT for immediate treatment assessments and follow-ups.AIMTo assess the treatment response to RFA for HCC using CBCT.METHODSForty-eight patients (44 men; aged 37-89 years) with solitary HCC [median size: 3.2 (1.2-6.6) cm] underwent RFA and were followed for 25.6 (median; 13.5-35.2) mo. Image fusion of CBCT and pre-operative CECT or magnetic resonance imaging (MRI) was used for tumour segmentation and needle path and ablation zone planning. Real-time image guidance was provided by overlaying the three-dimensional image of the tumour and needle path on the fluoroscopy image. Treatment response was categorized as complete response (CR), partial response (PR), stable disease (SD), or progressive disease (PD). Disease progression, death, time to progression (TTP), and overall survival (OS) were recorded. Kaplan-Meier and Cox regression analyses were performed.RESULTSInitial post-RFA CECT/MRI showed 38 cases of CR (79.2%), 10 of PR (20.8%), 0 of SD, and 0 of PD, which strongly correlated with the planning estimation (42 CR, 87.5%; 6 PR, 12.5%; 0 SD; and 0 PD; accuracy: 91.7%, P < 0.01). Ten (20.8%) patients died, and disease progression occurred in 31 (35.4%, median TTP: 12.8 mo) patients, resulting in 12-, 24-, and 35-mo OS rates of 100%, 81.2%, and 72.2%, respectively, and progression-free survival (PFS) rates of 54.2%, 37.1%, and 37.1%, respectively. The median dose-area product of the procedures was 79.05 Gy*cm² (range 40.95-146.24 Gy*cm²), and the median effective dose was 10.27 mSv (range 5.32-19.01 mSv). Tumour size < 2 cm (P = 0.008) was a significant factor for OS, while age (P = 0.001), tumour size < 2 cm (P < 0.001), tumour stage (P = 0.010), and initial treatment response (P = 0.003) were significant factors for PFS.CONCLUSIONReliable RFA treatment planning and satisfactory outcomes can be achieved with CBCT.     

宫颈癌患者锥形束CT影像剂量计算的算法修正

目的 利用修正算法对宫颈癌患者锥形束CT（CBCT）影像进行修正,探讨CBCT影像剂量计算的准确性。方法 采用CIRS-062电子密度模体分别在Brilliance CT Big Bore 4D-CT模拟定位机及Truebeam加速器机载CBCT上执行CT扫描,获得计划CT（pCT）和CBCT的CT值-相对电子密度曲线。采用直方图匹配算法对CBCT影像的CT值进行修正,得到修正后的CBCT（mCBCT）。将25例宫颈癌患者的调强放疗计划分别移植到模体和患者的pCT、CBCT和mCBCT上进行剂量计算,比较其绝对剂量和剂量分布的差异。结果 模体等中心处,CBCT计算的绝对剂量与pCT计算的绝对剂量偏差为0.87%±0.24%,mCBCT与pCT的偏差为0.05%±0.03%,差异有统计学意义（t=3.625,P<0.05）。患者治疗等中心处,CBCT计算的绝对剂量与pCT计算的绝对剂量偏差为1.05%±0.32%,mCBCT与pCT的偏差为0.18%±0.09%,差异有统计学意义（t=3.023,P<0.05）。靶区剂量分布的剂量体积图显示,mCBCT的剂量分布和pCT的剂量分布相似,而CBCT的剂量分布和pCT的剂量分布差异较明显。结论 CBCT影像经算法修正后,可用于宫颈癌放疗中的剂量计算,并能提高剂量计算的准确性。