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。     

衰减校正、空间位置及旋转半径对SPECT分辨力的影响

目的 探讨SPECT断层成像图像空间分辨力及衰减校正、空间位置和旋转半径对SPECT分辨力的影响。 方法 采用Siemens Symbia T成像设备,选择平行孔低能高分辨准直器,在3种不同旋转半径下分别对椭圆柱分辨力模型行SPECT及CT成像。椭圆柱空间分辨力模型中,在长轴方向分布着5条与椭圆柱体轴平行的线源。以有序子集最大期望值法重建图像,对3种旋转半径下采集的图像分别进行有或无CT衰减校正重建。以半高宽(FWHM)表示所有重建图像的分辨力,分别对沿长半轴分布的5条线源计算6个层面上的FWHM。 结果 线源距视野中心越远,径向、切向的分辨力越好,切向差异更明显;分辨力随旋转半径增大而降低;衰减校正后FWHM略有降低。 结论 视野中的空间位置、旋转半径均对SPECT成像系统空间分辨力有所影响,CT衰减校正对图像空间分辨力的提高作用有限。     

宝石探测器CT与常规探测器CT对正常胰管显示的比较

目的 探索宝石探测器CT与常规探测器CT显示正常胰管能力的差异。方法 对30例恶性肿瘤患者行宝石探测器CT腹部增强扫描,患者既往均曾接受常规探测器CT扫描。宝石探测器CT应用HD模式薄层扫描及重建,FOV采用36 cm及18 cm两种模式。常规探测器CT采用常规模式扫描并薄层重建,FOV 36 cm。比较两种扫描图像对胰管的显示范围、清晰程度,计算并比较胰管的SNR及胰管与邻近胰腺的CNR、信号强度比(SIR)。记录并比较两次扫描的扫描剂量。结果 常规探测器CT及宝石探测器CT两种模式图像对胰管的显示范围(P=0.178)及清晰程度(P=0.529)差异无统计学意义,胰管与胰腺组织的SIR差异也无统计学意义(P=0.337)。宝石探测器CT两种重建图像SNR及CNR均低于常规探测器CT图像(P=0.002、0.005)。应用宝石探测器CT HD扫描模式的扫描剂量明显低于常规探测器CT扫描(P<0.001)。结论 宝石探测器CT可以在保证胰管的显示率及清晰程度前提下明显减低扫描剂量。     

小动物锥束CT分角度几何校正

目的 改善小动物锥束CT(CBCT)系统的空间分辨力。 方法 对由3个钢制小球组成的校正模型进行360°扫描,根据质心法计算小球中心的投影位置,然后计算光源的位置、旋转轴偏移等7个几何参数,最后对在旋转扫描过程中由于系统的不稳定而发生变化的部分几何参数进行分角度计算,得出投影角度相关的几何校正参数。在对被测物体进行扫描后,利用上述几何参数和分角度校正参数,采用FDK算法进行图像重建。 结果 经过分角度几何校正后,重建图像的空间分辨力提高了2 lp/mm。 结论 分角度几何校正方法能够很好地解决系统不稳定造成几何参数在扫描中发生轻微变化的问题,显著提高CBCT的空间分辨力。     

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.     

SPECT/CT图像配准测试方法

目的 提出SPECT/CT一体机中SPECT和CT图像配准精度的测试方法。方法 试验模体由立方体构形的8个点源构成,点源由放射性同位素和碘对比剂制备,在SPECT和CT上均可清晰成像,模体构形和尺寸可代表典型的临床应用条件。首先选用具有临床代表性的实验条件和参数,对模体分别行SPECT和CT成像。对图像分别进行分析,得到点源空间坐标,计算配准精度;以点源最大值像素点为中心,得到3个坐标方向的一维分布,分别计算分布重心作为对应方向的坐标值。结果 本文提出的方法在GE和Philips的主流SPECT/CT产品上进行验证,点源都可在SPECT和CT图像中完整成像,测试和分析方法的精度达0.1 mm以上。结论 该实验方法可为SPECT/CT产品性能评估和质量控制提供方法基础。     

基于液体传导方法的CT心脏动态体模的定量研究

目的 利用液体传导方法研制CT心脏动态体模，以定量分析心率对多层螺旋CT（MSCT）心脏成像质量的影响。方法 设计可产生任意流动状态的心脏信号模拟装置，根据CT质量控制标准设计心脏体模；利用可见光模拟方法调试系统以确定精度。对受检设备进行CT实验，对实验获取的图像进行处理，并结合医师对图像质量的评分，分析心率对心脏器官成像质量的影响。结果 只考虑心率因素时，图像质量与心率呈负相关（r=-0.77，P<0.05）；当心率低于70次/分时，心脏运动对图像的质量影响较小。实验用设备检测结果与GE公司研制的标准量具动态心脏模体一致。结论 自制心脏体模可定量分析心率对MSCT心脏成像的影响，可作为心脏成像质量评价的工具。     

基于卷积神经网络注意力机制U-net校正CT图像中的金属伪影

目的 观察基于卷积神经网络(CNN)的注意力机制U-net(Attention U-net)校正CT图像金属伪影的价值。方法 选取1支猪前蹄,将直径7.5 mm的金属麻花钻头自其蹄部前表面穿至踝部,采集不同角度原始CT图像。分别采用Attention U-net、传统普通阈值金属伪影校正(MAR)、图像增强后的传统普通阈值MAR、Cycle生成对抗网络(GAN)MAR及手动分割MAR校正原始CT图像中的金属伪影;记录校正后每幅图像的像素点CT值、空间非均匀度(SNU)及伪影指数(AI),评估Attention U-net校正金属伪影的价值。结果 以Attention U-net校正后,金属伪影对CT图像的影响降低,细节和轮廓恢复,猪前蹄结构数据得以保留,并减少了二次伪影。相比校正前,校正后图像的振幅及像素点CT值更稳定。校正前、后图像的SUN分别为165.0(133.6,198.1)和27.2(14.4,38.7),AI分别为137.5(99.4,164.6)和29.1(21.1,38.7)。结论 采用基于CNN的Attention U-net算法校正CT图像中的金属伪影可降低计算复杂度、提高MAR效率,有助于恢复原始CT图像的完整性。     

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。     

C型臂锥形束CT成像偏离正中心点对图像噪声及变形程度的影响

目的 观察C型臂锥形束CT成像偏离正中心点对图像噪声及影像变形程度的影响。方法 采用Siemens Axiom Artis Zee血管机,DynaCT成像模式,设置成像时间为20 s。①标准水模实验：对CT标准质控水模进行成像,选择水模图像密度均匀且伪影少的20个层面,分别测量前（A）、后（P）、左（L）、右（R）方向上正中心点和偏离正中心点2、4、6、8、10 cm位置图像的X线衰减值及其标准差;以X线衰减值标准差为图像噪声,采用单因素方差分析法进行客观评价。②钢球模型实验：分别将直径为17.20 mm钢球分别放于前后（A-P）、左右（L-R）及头足（H-F）方向正中心和偏离正中心2、4、6 cm处进行成像;在Leonardo工作站上重建三维图像,测量每个钢球在A-P、L-R及H-F方向上的直径,计算在各方向上钢球影像的变形度。结果 C型臂锥形束CT成像中,在A、P、L、R各方向上,随偏离正中心点距离增大,噪声值逐渐减小（P均<0.05）。在A、P、L、R、H、F方向上,随着偏离正中心点距离增加,不同方向钢球直径变形度有所增加;H-F方向上偏离正中心点时,钢球H、F方向直径变形度相对较小（变形度绝对值均<0.2%）;P方向上,以A-P方向偏离正中心点时,钢球直径变形度最小。结论 C型臂锥形束CT成像中,在偏离正中心点的各个方向的不同位置,图像噪声和影像变形程度均存在一定差异。     

一种改善γ相机边缘定位结果的组合型定位算法

目的 提出一种有效解决在SPECT定位算法中提高图像边缘定位精度的新方法,以解决研制的小动物成像系统中存在的边缘图像畸变问题.方法 在系统分析几种常见的定位算法的基础上,提出一种组合型算法,在探测器平面的边缘区域采用一种特殊定位算法,而在非边缘区域采用基于最大似然的定位算法.结果 本方法在边缘区域的定位效果优于二维最大似然定位算法.结论 这种方法可以在实际系统中使用,以有效解决探测器边缘位置信息的畸变问题,达到提高投影图像定位精确度的目的.     

SPECT/CT融合显像术前定位诊断异位胃黏膜

目的 探讨SPECT/CT显像术前对异位胃黏膜病灶的定位诊断价值。方法 对25例异位胃黏膜患儿进行SPECT/CT检查,对动态平面显像20 min内腹部有固定异常放射性浓聚灶者,于20 min末行SPECT/CT断层扫描并进行同机断层融合,评价断层融合显像对病灶的定位结果与术中所见的一致性。结果 25例平面显像阳性,其中断层融合显像阳性17例,阴性8例。14例（14/17,82.35%）断层融合显像所示病灶位置与术中所见相同,一致性高（Kappa=0.746,P<0.05）。结论 异位胃黏膜SPECT/CT融合显像可准确定位病灶,有较高的应用价值。     

99Tcm-MDP SPECT/CT图像融合诊断隐匿性骨折

目的 探讨SPECT/CT同机图像融合诊断隐匿性骨折的价值。方法 回顾性分析54例隐匿性骨折患者的SPECT/CT资料,所有病灶均以病理学诊断或6个月以上的影像学随访为最终诊断结果,依据病史及影像学资料对隐匿性骨折进行分类,观察其影像学特征。结果 54例中,SPECT/CT诊断隐匿性创伤骨折或隐匿性骨内骨折12例,发现病灶58处;疲劳骨折6例,发现病灶8处;衰竭骨折36例,发现病灶72处。结论 SPECT/CT能在明确诊断骨折的基础上作出分类诊断,有助于隐匿性骨折的早期诊断及鉴别。     

99mTc-MIBI SPECT/CT诊断原发性甲状旁腺功能亢进症

目的 探讨SPECT/CT同机融合技术在99mTc-MIBI核素显像诊断原发性甲状旁腺功能亢进症(PHPT)中的价值.方法 于患者静脉注射99mTc-MIBI 370～740 MBq后行颈胸部的即刻和40 min延迟的双时相静态平面采集;注药后20 min行同部位的SPECT/CT采集,评价常规SPECT显像断层采集提供信息是否明显优于平面采集,SPECT/CT显像提供信息是否明显优于平面采集和常规SPECT显像断层采集,并对血清生物化学指标进行相关性统计学分析.结果 与术后病理诊断比较,平面采集加SPECT与平面采集加SPECT/CT诊断甲状旁腺病变符合率为86.96%,多结节腺体符合率为100%,总符合率为91.30%.SPECT/CT显像使1例阴性诊断改为阳性,并为3例患者提供更确切的腺体定位.SPECT/CT在2例异位甲状旁腺腺瘤定位诊断中显示出较为显著的优势.各血生化指标与显像结果 无相关性.结论 SPECT/CT同机融合技术在异位PHPT定位诊断上有较高的应用价值.     

SPECT/CT心肌灌注显像图像配准情况及其对图像质量的影响

目的 探讨SPECT/CT心肌灌注显像CT与SPECT图像的配准及配准不良对CT衰减校正（CTAC）图像质量的影响。方法 分析110例⁹⁹Tc^m-甲氧基异丁基异腈SPECT/CT心肌灌注显像受检者资料,利用仪器自带的图像融合软件观察CT和SPECT图像的配准情况,并对出现配准不良的受检者图像行重新配准。利用靶心图获得左心室各壁的放射性计数百分比,比较不同方向配准不良与重新配准后左心室各壁放射性计数的差异和图像差异。结果 有58例（58/110,52.73%）共出现78次图像配准不良,以x轴方向向右偏移和z轴方向向下偏移最常见。对配准不良的图像重新配准后,前壁、心尖部和侧壁的放射性计数百分比明显增加（t=7.931、2.385、8.320,P均<0.05）,其中x轴方向的配准不良对侧壁的影响最为显著,z轴方向的配准不良对前壁的影响最为显著。图像重新配准后可明显改善左心室前壁、心尖部和侧壁的放射性分布。结论 图像配准不良以x轴方向向右偏移和z轴方向向下偏移最为常见,对前壁、心尖部和侧壁的影响最为显著;对CT和SPECT图像行重新配准后可明显改善左心室各壁的图像质量。     

低剂量CT胰腺灌注扫描中Stellar探测器的应用

目的 比较应用新型光子探测器与常规探测器行低剂量CT胰腺灌注扫描的图像质量及灌注参数差异。方法 对36例患者行胰腺灌注扫描,其中对18例采用装配新型光子探测器的第二代双源双能CT扫描（A组）,另18例采用装配常规探测器（探测器B）的第二代双源双能CT扫描（B组）,比较两组低剂量（80 kVp,150 mA）胰腺灌注扫描的总辐射剂量、正常胰腺实质的血流量（BF）、血容量（BV）以及腹部各主要脏器的CT值、噪声、SNR差异。结果 两组患者在性别、年龄、腹围方面差异均无统计学意义（P均>0.05）,总扫描剂量无明显差异（P>0.05）,腹部各主要脏器CT值差异无统计学意义（P均>0.05）;A组图像噪声低于B组（P<0.01）,部分脏器SNR优于B组（P<0.01）,两组正常胰腺实质BF、BV均值差异无统计学意义（P>0.05）,A组 BF和BV标准差均低于B组（P均<0.01）。结论 Stellar探测器在低剂量胰腺灌注CT扫描中能降低图像噪声,提高图像质量,并使灌注参数测定结果更为可靠。     

SPECT/CT融合骨显像评价四肢骨折远期愈合

目的 探讨SPECT/CT融合骨显像技术评价四肢骨折远期愈合情况的价值。方法 回顾性分析68例四肢骨折患者经治疗6个月后骨折端SPECT/CT融合骨显像特征,判断骨折愈合情况,并与临床随诊或手术情况对照,计算SPECT/CT判断骨折能否远期愈合的准确率。结果 68例四肢骨折,X线或CT检查均不能明确判断骨折能否远期愈合。SPECT/CT融合骨显像中,52例患者见连续性放射浓聚通过骨折线并跨越两侧骨折端,提示骨折处于愈合进程中,具有远期愈合可能;经临床随诊证实46例骨折愈合,6例未愈合。16例骨折端未见明显连续性通过骨折线的放射性浓聚,提示骨折不愈合,且远期愈合的可能性较小;均经手术治疗并证实为骨折不愈合。SPECT/CT融合骨显像判断骨折愈合的准确率为91.18%（62/68）。结论 SPECT/CT融合骨显像可准确评价四肢骨折远期愈合情况,对指导临床制定骨折治疗方案具有重要价值。     

心肌SPECT灌注显像的心脏轴向移动校正

目的 对SPECT心肌灌注显像中心脏的轴向移动进行校正,以最大限度地降低运动伪影对诊断的影响.方法 通过电影、正弦图和回旋图显示,实现对心脏移动可视的定性评估;通过帧与帧之间的互相关函数方法,找出位移角度,对投影的校正给出建议值;经可视评估后,确定投影移动校正的初值;根据移动校正的初值重建图像,通过对重建图像的投影与采集投影的互信息分析,最后计算出投影移动校正.结果 心肌模型实验表明,本方法能够精确地复现模型的轴向运动,位置误差小于3 mm,经校正后重建图像改善明显.结论 本方法具有客观、精确、可视的优点,可精确确定和校正SPECT心肌灌注显像中心脏的轴向移动.     

99Tcm-MIBI SPECT/CT联合D-二聚体鉴别诊断口腔颌面部病变良恶性

目的 探讨⁹⁹Tc^m-MIBI SPECT/CT显像联合血浆D-二聚体检测鉴别诊断口腔颌面部病变良恶性的价值。方法 对57例经病理确诊的口腔颌面部肿块患者行⁹⁹Tc^m-MIBI SPECT/CT显像并测量血浆D-二聚体,以术后病理结果为金标准,计算并比较⁹⁹Tc^m-MIBI SPECT/CT显像与血浆D-二聚体两种方法单独及联合诊断口腔额面部恶性肿瘤的灵敏度（敏感度）、特异度及准确率。结果 ⁹⁹Tc^m-MIBI SPECT/CT显像和血浆D-二聚体检测单独及联合诊断口腔颌面部恶性肿瘤的灵敏度（敏感度）、特异度、准确率分别为72.73%（16/22）、82.86%（29/35）、78.95%（45/57）,68.18%（15/22）、74.29%（26/35）、71.93%（41/57）及95.45%（21/22）、94.29%（33/35）、94.74%（54/57）,联合诊断恶性肿瘤的敏感度和准确率高于⁹⁹Tc^m-MIBI SPECT/CT（P均<0.05）,联合诊断敏感度、特异度和准确率均高于D-二聚体检测（P均<0.05）。结论 ⁹⁹Tc^m-MIBI SPECT/CT显像与血浆D-二聚体检测联合应用可提高二者单独应用鉴别口腔颌面部病变良恶性的效能,具有重要临床价值。