早期帕金森病相关脑结构的定量磁化率成像

目的 应用3T磁共振T1加权成像和定量磁化率成像分析早期帕金森病（PD）患者深部灰质核团体积的变化,探究深部灰质核团磁化率值在帕金森病患者和健康对照者之间的差异,探讨磁化率值在早期PD诊断中的意义,以及定量磁化率成像对于黑质小体-1的显示情况。方法 30例早期PD患者和27例年龄、性别、教育程度匹配的健康对照者,分割双侧尾状核、壳核、苍白球、黑质和红核,测量核团的体积和平均磁化率值,使用SPSS 20.0软件对数据进行统计学分析,并对磁化率值进行逻辑回归。结果 早期PD患者组和健康对照组上述核团标准化体积之间差异无显著性;早期PD患者组右侧苍白球、左侧黑质和右侧黑质的磁化率值显著高于健康对照组（P<0.05）;上述核团磁化率值经逻辑回归变换后得到的受试者工作特征曲线下面积为0.93;在21例健康对照者和1例早期PD患者的定量磁化率图像上看到了黑质小体-1。结论 定量磁化率图像在诊断早期PD中具有很高的应用价值;大部分健康对照者的黑质小体-1在定量磁化率图像上可以显示,但更精确的研究需要<1mm分辨率的定量磁化率图像。     

一种自适应立体脑图像分割方法

提出一种自动分割单通道磁共振脑图像的新方法，这种方法建立在耦合的马尔科夫模型的基础上。耦合马尔科夫模型使用了两个空间上交织的马尔可夫随机场先验模型，其一对亮度测度建模以实现分段光滑性约束，另一个对非连续性建模以控制相邻体素间的交互作用。依据这模型，该方法使用贝叶斯理论和领域约束获得了区域和边界的最大后验概率估计。这种方法具有如下属性：①大脑图像被准确地分割成白质、灰质和脑脊髓：②对噪声和亮度不一致性具有较强的鲁棒性。     

基于磁共振T1图像的正常人脑组织体积量化研究

目的 通过手动分割和自动分割得出正常人脑的总体积、脑脊液体积、灰质白质体积,分析不同性别的差异和随年龄变化的模式,同时给出可以得到较优结果的软件和参数。 方法 通过软件自动分割得到粗略的脑掩模后进行手动精细分割,然后用FSL-FAST分为灰质、白质和脑脊液,最后用SPSS 25.0。软件进行统计学分析。 结果 中国正常成人脑总体积约1263.24 ml,男性脑总体积（1313.84 ml）大于女性脑总体积（1173.11 ml）,差异有统计学意义。不同年龄的脑总体积、灰质、白质和脑内脑脊液体积差异有显著性。灰质白质比与年龄无相关性。男性脑总体积、灰质、白质体积均大于女性,三者随年龄增大而降低的模式相似。女性脑总体积、灰质、白质体积随年龄变化的模式相似,在约50岁时达到最大值,随后体积逐渐减小。 结论 不同性别人脑体积及灰质、白质、脑脊液体积随年龄变化作为鉴别正常脑体积变化与疾病导致的脑体积变化的依据。     

基于磁共振影像组学特征分类胶质瘤和单发性脑转移瘤

目的 应用临床常规3T磁共振T1、T2和液体衰减反转恢复(FLAIR)成像分析胶质瘤和单发性脑转移瘤的影像组学特征差异,探讨肿瘤区域不同方向以不同角度构建的纹理特征对区别两种肿瘤的意义,寻找一种可行的胶质瘤和单发性脑转移瘤高精度分类方法。 方法 43例胶质瘤患者和年龄、性别匹配的45例单发性脑转移瘤患者,从肿瘤区域轴状面、冠状面和矢状面方向的每1层构建不同角度的影像组学灰度共生矩阵,计算相应的纹理空间关系特征（包括对比度、相关性、能量和同质性）;使用Wilcoxon秩和检验选择特征并降低冗余;所选特征经SVM线性核分类器分类,实现两种肿瘤的诊断。 结果 在分类胶质瘤和单发性脑转移瘤时,多模态多方向组合特征的精确性、召回率、F1分值和准确性分别是0.8857、0.9114、0.8944和0.8922;该组合特征在SVM线性核分类器下的受试者工作特征曲线下面积为0.9602;并将45例单发性脑转移瘤患者中的40例正确分类;43例胶质瘤患者中的39例正确分类。 结论 肿瘤区域的多模态多方向组合特征经SVM线性核分类器分类,可以鉴别胶质瘤和单发性脑转移瘤,这可作为第2意见,有效协助医生做出诊断。     

基于DTI技术的健康成人胼胝体、扣带回、中脑白质纤维束密度随年龄变化关系的研究

目的:应用磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)技术定量探讨健康成人胼胝体、扣带回、中脑纤维束密度随年龄变化的关系。方法:将125例健康志愿者按年龄分成五组(第一组16~30岁,20例;第二组31~45岁,34例;第三组46~60岁,24例;第四组61~75岁,22例;第五组76~90岁,25例),行3T磁共振(magnetic resonance imaging,MRI)扫描,获取脑T1和DTI图像。所有DTI数据经DTI Studio软件预处理并追踪得到脑白质纤维束,手工设置三个感兴趣区,即胼胝体、扣带回和中脑,统计各区的纤维束密度(fiber tract density,FD),将所有数据输入SPSS软件进行统计学分析。结果:得到了三个感兴趣区的纤维束走行,其中胼胝体区纤维束成辐射状分布,走行有向前、后、左、右方向;扣带回区纤维束走行大致为前、后方向;中脑区纤维束走行大致为上、下方向,追踪结果分别与它们各自的解剖学结构相一致。对三个区的纤维束密度的统计学分析结果为:(1)胼胝体区,各年龄组的FD均存在显著差异(P0.05),且随着年龄的增长,胼胝体区纤维束密度逐渐降低。(2)扣带回区,各年龄组的FD均存在显著差异(P0.05),第一组的左、右侧扣带回FD存在显著性差异(P0.05),在其左、右区,各年龄组的FD相互比较均具有显著性差异(P0.05);进一步分析得到,左侧扣带回区FD随年龄增长的下降趋势大于右侧。(3)中脑区,各年龄组的FD无显著性差异(P0.05),在其左、右区,各年龄组的FD无显著性差异(P0.05)。结论:随着年龄增长,胼胝体、扣带回区内FD明显降低。磁共振弥散张量成像技术的量化指标FD可以用来了解脑白质纤维束的变化。     

基于磁共振T1成像的帕金森病相关脑结构体积差异性分析

目的 应用3.0T磁共振T1成像分析帕金森病（PD）患者脑结构如尾状核、壳核、苍白球、中脑、背侧丘脑、海马、杏仁核体积的变化,探讨MRI体积测量在PD引起形态学改变的应用及在早期诊断上的意义。 方法 采用3.0T MRI对40例早中期PD患者和年龄匹配的32名正常人进行扫描,分别测量出全脑体积、双侧尾状核、双侧壳核、双侧苍白球、中脑、双侧背侧丘脑、双侧海马、双侧杏仁核的体积,对体积值标准化处理后,使用SPSS 22.0软件对数据进行统计学分析。 结果 比较早中期PD患者和正常对照组发现, PD患者的全脑、双侧尾状核、双侧海马、双侧杏仁核的标准化体积和正常人比较差异无显著性（P>0.05）;双侧壳核、双侧苍白球、双侧背侧丘脑、中脑标准化体积差异有显著性（P<0.05）。 结论 基于MRI测量尾状核、壳核、苍白球、中脑、背侧丘脑、海马与杏仁核的体积的变化能为PD的辅助诊断提供一定帮助。     

基于群体和特定病人的形状统计分割序列X片上的肺部区域

提出一种新的可变形模型，该可变形模型在分割序列X片图像上的肺部区域时，使用了群体和特定病人的形状统计约束。首先，一个修改的尺度不变特征变换（SIFT）局部描述算子被用于表示每一像素周围的图像特征,以便模型是以寻找区域内最相似的SIFT局部描述算子的方式变形：其次，可变形模型受到基于群体和基于特定病人的形状统计的约束。最初,当序列图像的个数较少时,基于群体的形状统计起主导作用,逐渐地当同一病人的一定数量的图像被分割出来后，特定病人的形状统计开始起越来越强的约束作用。实验证明，所建的可变形模型,能自适应地分割不同病人的形状变化，可获得较为鲁棒和精确的分割结果。     

基于FPFH-PointNet的术中膝关节软骨表面点云自动提取

目的 机器人辅助膝关节置换术导航系统采用激光扫描仪获取术中软骨点云,并与术前模型配准,实现自动非接触空间注册。术中患者膝关节病变点云包含大量的肌肉、肌腱、韧带及手术器械等无关背景点云。手动去除无关点云会因人机交互而占据手术时间,因此,本研究提出一种新颖的膝关节软骨表面点云自动提取方法,以便快速精准实施术中注册。方法 PointNet因缺乏软骨表面和几何局部信息的充分描述,不能高精度地提取软骨点云。本研究提出了一种结合快速点特征直方图FPFH-PointNet方法,该方法有效地描述了软骨点云表观,实现了软骨表面点云的自动高效分割。结果 本研究以从不同角度扫描10例尸体膝关节标本和1例人腿模型的股骨远端软骨点云为数据集。PointNet和FPFH-PointNet分割软骨点云的准确率分别为0.94±0.003和0.98±0,平均交并比(mIOU)分别为0.83±0.015和0.93±0.005。FPFH-PointNet相比于PointNet,准确率和mIOU分别提高了4%和10%,而耗时仅约为1.37 s。结论 FPFH-PointNet能够精准地自动提取术中膝关节软骨点云,满足了术中导...