一种新的正交参数选优法及其在非线性回归分析中的应用

非线性回归分析是工程中经常采用的一种用来估计数学模型参数的方法，该方法能否顺利运用与参数初始值的选择有极大关系。本研究提出一种新的正交参数选优法——阻尼正交表法，它不仅可以保证非线性回归分析算法的顺利收敛，而且能够显著提高后者的收敛速度，进而极大改善非线性回归分析算法的应用性能。本研究的数值试验及心肌造影超声心动图定量分析应用实例表明，作为对传统正交参数选优法的一种改进，阻尼正交表法在科学与工程计算或信号与信息处理领域有着很好的应用前景。     

一种新的基于MCE的心肌微循环定量分析系统的研制

基于心肌声学造影(MCE)的心肌微循环定量分析系统,对实时MCE图像进行处理,通过非线性回归分析方法计算出心肌供血区内心肌血容量、血流速度、血流量以及三者的心内、外膜层跨壁梯度等冠脉微循环临床诊断指标,能有效满足临床需求,实现了实时MCE的定量分析.     

基于3D Shepp-Logan头部模型的三维医学图像重建仿真

Shepp-Logan头部模型是计算机断层图像重建(CT)领域仿真计算普遍采用的经典模型。我们提出一种新思路—以3D Shepp-Logan头部模型作为三维医学图像重建领域进行仿真实验和算法性能评测的基本参考模型。首先介绍了3D Shepp-Logan头部模型的设计与实现以及仿真投影数据的计算,进而描述了所设计的三维医学图像重建仿真计算过程。数值实验部分给出了基于3D Shepp-Logan头部模型的三维医学图像重建仿真实验。实验结果表明了新思路的可行性和模型计算的准确性。     

CT滤波反投影图像重建算法的反投影计算量问题

本研究在综述扇束滤波反投影图像重建算法的基础上 ,分析并比较其中的二维反投影运算在直角坐标系和极坐标系下的计算量 ,然后提出一种极坐标系下的二维反投影运算过程优化方法 ,使计算量由O(N3 )降至O(N2 )。本研究分析表明 ,选择在直角坐标系或极坐标系下直接实现二维反投影运算 ,不会使得其计算量发生数量级上的变化。但是 ,采取某些算法优化措施 ,能够显著地减少二维反投影运算过程的计算量。     

实时三维超声心动图测量急性心肌梗死左心室容积与射血分数最佳切面的研究

目的探讨实时三维超声心动图(RT-3DE)测量急性心肌梗死左心室容积与射血分数的最佳切面。方法对14条杂种犬急性心肌梗死动物模型进行二维(2DE)和RT-3DE检查,分别应用2DE和RT-3DE的2-平面法、4-平面法和8-平面法测量左心室舒张末期容积(EDV)、收缩末期容积(ESV)、每搏输出量(SV)和射血分数(EF),用注射盐水法测量离体心脏左心室容积作为参照容积,采用Bland和Altman方法进行一致性分析。结果2DE和RT-3DE的2-平面法、4-平面法测量的EDV、ESV、SV与RT-3DE8-平面法的测量结果高度相关(r=0.84～0.99),2DE、RT-3DE2-平面法测值显著低于RT-3DE8-平面法测值(P<0.01),而RT-3DE4-平面法与8-平面法测值间差异无统计学意义(P>0.05)。2DE、RT-3DE2-平面法及4-平面法测量的EF与RT-3DE8-平面法测量结果高度相关(r=0.82～0.98),与RT-3DE8-平面法测量的EF值间差异无统计学意义(P>0.05)。2DE、RT-3DE2-平面法、4-平面法测量的EDV与参照容积测量结果高度相关(r=0.84,0.92,0.94,0.97),RT-3DE4-平面法、8-平面法的EDV测值与参照容积间差异无统计学意义(P>0.05),但2DE、RT-3DE2-平面法的EDV测值显著低估参照容积(P<0.01)。RT-3DE4-平面法、8-平面法测量的EDV与参照容积间的一致性明显高于2DE、RT-3DE2-平面法。RT-3DE4-平面法测量的可重复性优于2DE。结论RT-3DE在测量急性心肌梗死左心室容积和射血分数中具有较高的准确性和可重复性,其中RT-3DE4-平面法是既准确又省时的最佳测量切面。     

心肌造影超声心动图定量分析软件系统的设计与实现

心肌声学造影是当前超声心动图学的国际研究热点。本文设计的心肌造影超声心动图(M CE)定量分析软件系统,通过非线性回归分析方法计算出正常、缺血、梗死、存活心肌区域内微血管血流量、血容量、血流分布和血流储备等冠状动脉微循环血流动力学临床诊断指标,从而使M CE上升到定量评价心肌灌注的新水平。本文软件系统的设计完全遵从D ICOM国际标准,可无缝接入PACS系统。     

基于散斑跟踪技术的实时心肌声学造影图像定量分析

目的解决实时心肌声学造影图像定量分析中心肌感兴趣区域(ROI)的帧间失准问题。方法采用Brox的多分辨率光流场计算方法对RT-MCE序列图像进行散斑跟踪,使得ROI区域的位置在每一帧上都精确标记同一个心肌区域,再进行定量分析。结果实现了心肌ROI位置的实时自动校准,定量分析曲线符合临床描述。结论多分辨率光流散斑跟踪技术能解决心肌ROI的帧间失准问题,并能在临床MCE图像定量分析中得到应用。     

散斑跟踪二维超声心动图应变与应变率分析的数值仿真

目的提出一种对2D STE应变与应变率分析进行数值仿真的方法。方法近似模拟心肌组织在心动周期中的弹性运动过程,构建2D STE数值仿真模型,并给出相应的应变、应变率理论值,然后将该模型应用于实际的应变分析系统中,通过理论值与实际值的对比来评价应变分析系统的性能。结果将该模型应用于基于块匹配的2D STE应变分析系统中,跟踪计算所得的应变、应变率实际曲线与理论曲线具有较高的一致性。结论本文方法能够有效、可靠地定量评估2D STE心肌组织应变与应变率计算的准确性。     

基于Δμ-ρ_e的医学DECT电子密度图像的重建和数值校准

目的进行双能CT电子密度图像的重建和数值校准,以获得精确的电子密度图像。方法首先基于医学双能CT(DECT)基物质分解成像的基本原理,计算得到理论上的电子密度图像,以及高、低两种不同能量水平下的、关于X射线线性衰减系数的单能图像;然后将两种不同能量水平下的X射线线性衰减系数之组合与电子密度理论值进行线性拟合(Δμ-ρ_e)并计算拟合优度;最后由最佳拟合优度实现医学DECT电子密度图像的重建和校准。结果仿真实验及定量分析结果表明,本文方法得到的电子密度重建图像像素值更加准确,图像质量更高;实际数据实验表明了本文方法的有效性。结论本文实现了一种实用、准确的医学DECT电子密度图像重建和数值校准方法。     

冠状动脉狭窄对心肌灌注跨壁梯度影响的研究

目的　探讨不同程度冠状动脉狭窄对心肌灌注跨壁梯度的影响。方法　开胸犬 7只 ,建立冠状动脉前降支 (L AD)分级狭窄模型 ,以超声血流计实时监测 L AD血流量。采用实时心肌声学造影 (MCE)技术 ,分别记录基础状态、充血状态、L AD不同程度狭窄状态、再灌注和完全结扎状态下的 MCE图像 ,用自制计算机软件测量 L AD供血区内心肌血容量 A、血流速度 β、血流量 A×β的心内、外膜层跨壁梯度 A- EER、β- EER、 A×β- EER。结果　 1.实时 MCE技术可获得良好的心肌显影效果 ;2 .与基础测值比较 ,A- EER测值在 L AD血流量减少 90 %和完全结扎时明显降低 (P<0 .0 5 ) ,β- EER与 A× β- EER在 L AD血流量减少 75 %、 90 %和结扎时均明显降低 (P<0 .0 5 )。结论　实时 MCE技术可显示心肌灌注的跨壁梯度 ,反映冠状动脉狭窄程度。