人工智能辅助压缩感知技术用于腰椎MRI

目的 观察人工智能辅助压缩感知(ACS)技术用于腰椎MRI的价值。方法 前瞻性纳入80例拟接受腰椎MR检查患者，随机将其均分为ACS组及对照组，每组各40例。对ACS组行基于ACS的腰椎MR扫描，对照组行常规序列扫描；比较组间图像信噪比(SNR)、对比度噪声比(CNR)及质量评分，观察ACS技术用于腰椎MR检查的价值。结果 ACS组及对照组扫描时间分别为487 s及232 s。ACS组矢状位快速自旋回波(FSE)脂肪抑制(FS)T2WI、轴位FSE T2WI和FSE FS T2WI的SNR均高于对照组(P均<0.05),组间其余序列图像SNR差异、全部序列图像CNR差异，以及图像质量评分差异均无统计学意义(P均>0.05)。结论 ACS技术用于腰椎MR检查可在保证图像质量的同时缩短扫描时间，值得临床推广。     

磁共振q-Dixon(脂肪定量)技术对腰椎病变患者椎体骨髓脂肪含量的评估价值

目的:分析磁共振q-Dixon(脂肪定量)技术对腰椎病变患者椎体骨髓脂肪含量的评估价值。方法:选取2020年1月—2022年12月在兰州市第二人民医院进行治疗的腰椎病变患者60例,按照年龄阶段不同分为青年组、中年组、老年组,各20例。给予患者磁共振q-Dixon(脂肪定量)检测,分析不同年龄组腰椎椎体脂肪含量[椎体脂肪分数(FF)]、不同椎体脂肪含量(FF)、不同加速因子(AF)时腰椎椎体图像质量的差异[信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)];分析FF类内相关系数(ICC)评价磁共振方法测量L1～L4椎体脂肪含量的一致性。结果:对不同年龄腰椎L3椎体脂肪含量进行分析比较,结果显示青年组(29.46±7.79)<中年组(36.76±9.90)<老年组(41.00±9.04)(P <0.01);对患者的不同椎体脂肪含量进行测量,得出L1的FF值为(30.75±8.12),L2为(33.10±9.06),L3为(35.74±10.03),L4为(35.82±9.12),L1 相似文献   

压缩感知-mDIXON、精准频率反转恢复与短时反转恢复技术在腰椎MR扫描中的应用

目的 研究压缩感知（CS）联合mDIXON技术、精准频率反转恢复（SPAIR）技术与短时反转恢复（STIR）技术在腰椎MR抑制脂肪效果的应用价值。 方法 选取2023年9月7日~2024年1月9日在阜阳市人民医院因腰椎疾病行MR检查的60例患者,分别进行CS-mDIXON、SPAIR与STIR技术的矢状位T2WI扫描。由2名医师采用5分制对3组图像质量进行主观评价;定量对比测量时在L2、L5椎体及L1/2、L5/S1椎间盘4组图像层面正中及相关空气区域放置感兴趣区,分别测量信号强度及噪声强度标准差,计算信噪比（SNR）及对比噪声比（CNR）。 结果 主观评分一致性良好（Kappa系数值>0.75）。CS-mDIXON技术在多种评价方面的分值均优于SPAIR技术与STIR技术（P < 0.05）。在L2、L5椎体层面中,3组技术信号值、噪声值依次增大,差异有统计学意义（P < 0.001）,CS-mDIXON的SNR值及CNR值大于SPAIR和STIR技术,差异有统计学意义（P < 0.001）;在L1/2、L5/S1椎间盘层面中,CS-mDIXON技术的信号强度分别小于后两组,差异有统计学意义（P < 0.001）。3组噪声值依次增大,SNR值、CNR值依次减小,差异有统计学意义（P < 0.001）。 结论 腰椎MR扫描中,CS-mDIXON技术抑制脂肪的效果更好,同时又可减少扫描时间,可以成为腰椎MR抑脂序列扫描中最好的选择。     

压缩感知技术对3D mDIXON Quant定量分析肝脏脂肪的影响

目的 探讨压缩感知（CS）技术不同加速因子对3D mDIXON Quant定量分析肝脏脂肪的影响。方法 对20名成人志愿者行上腹部MRI,扫描序列包括传统SENSE-3D mDIXON Quant（SENSE组）和不同加速因子（2、4、5、6）CS-3D mDIXON Quant（CS₂、CS₄、CS₅、CS₆组）,记录各组的扫描时间。经分析获得脂肪分数图,由2名医师分别于肝门水平肝左外叶、左内叶、右叶前段和右叶后段测量脂肪分数。采用组内相关系数（ICC）分析2名医师测量结果的一致性。比较不同CS组与SENSE组脂肪分数的差异;采用Bland-Altman法分析不同CS组间脂肪分数的一致性。结果 2名医师测量各组脂肪分数的一致性较好（ICC均≥0.98,P均<0.01）。SENSE组扫描时间为13.01 s,CS₂、CS₄、CS₅及CS₆组扫描时间分别为15.02 s、7.69 s、6.18 s及5.10 s,其脂肪分数与SENSE组间差异均无统计学意义（Z=－0.07、－0.74、－0.34、－0.14,P均>0.05）。Bland-Altman图显示,不同CS组之间脂肪分数一致性均较好。结论 CS技术结合mDIXON Quant序列可在不影响肝脏脂肪定量分析结果的前提下显著缩短扫描时间。     

阈值提取法用于压缩感知3D mDIXON肝脏脂肪定量的可行性

目的 探讨肝脏阈值提取法用于压缩感知3D mDIXON肝脏脂肪定量的可行性。方法 对28名健康志愿者以加速因子2行肝脏压缩感知3D mDIXON序列扫描。由2名影像科医师分别采用阈值提取法和传统轴位ROI法测量全肝脂肪含量，并记录2种方法测量脂肪分数的时间；分析2种方法定量肝脏脂肪分数的可重复性及2种方法测量结果的相关性。结果 2名医师采用阈值法获得的脂肪分数分别为（3.53±1.34）%及（3.40±1.24）%，一致性较好（ICC=0.996，P=0.001）；采用传统轴位ROI法测量的脂肪分数分别为（2.35±1.35）%及（2.31±1.13）%，一致性亦较好（ICC=0.994，P=0.001）。阈值提取法[（3.47±1.29）%]和轴位ROI法[（2.45±1.30）%]获得的肝脏脂肪分数呈高度正相关（r=0.997，P=0.001）。阈值提取法平均测量时间（3.2±0.8）min，轴位ROI法平均测量时间（5.0±0.3）min。结论 阈值提取法可方便快捷地用于压缩感知3D mDIXON肝脏脂肪定量。     

磁共振IDEAL-IQ与mDixon Quant技术对腹部、椎体脂肪定量的对比分析

目的 探讨不同平台3.0 T MR设备上非对称回波最小二乘估算法迭代水脂分离序列(iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation quantitation sequence, IDEAL-IQ)和魔镜成像(mDixon Quant)序列对肝脏、胰腺与腰椎椎体脂肪含量(fat fraction,FF)定量评估的差异。材料与方法 前瞻性纳入36名健康志愿者[男15名,女21名;年龄(24.39±2.28)岁],分别在两个不同平台3.0 T MR上对腹部与腰椎行IDEAL-IQ和mDixon Quant序列扫描。两名观察者测量所有志愿者肝脏、胰腺和腰椎(L1～L5)椎体的FF值并进行两序列间对比分析。结果 两名观察者所测数据一致性良好(组内相关系数>0.75)。IDEAL-IQ与mDixon Quant序列定量测量肝脏FF值为3.74±0.89、3.69±0.80;胰腺FF值为4.66±1.37、4.63±1.35;腰椎各节椎体FF值如下：L1为32.29...     

压缩感知联合并行采集技术的屏气3D LAVA FLEX序列在肝脏磁共振快速成像中的应用

目的 探讨压缩感知（compressed sensing, CS）不同加速因子（acceleration factor, AF）联合并行采集技术（parallel acquisition technique, PAT）基于区域增长和相位校正水脂分离技术的三维肝脏容积加速采集（three-dimensional liver acqusition with volume acceleration flexible, 3D LAVA FLEX）屏气序列在肝脏MR快速成像中的应用。材料与方法 招募28名健康受试者,采用GE Architect 3.0 T MR仪行结合PAT AF 2以及不同CS AF的屏气3D LAVA FLEX序列的肝脏扫描。扫描序列分为五组,分别为PAT 2组和基于PAT 2的CS 1.2、CS 1.5、CS 2、CS 2.4组。由两位观察者分别对肝脏的水相、同相位（in-phase, IP）、反相位（opposed-phase, OP）图像质量进行5分制主观评分。取肝门水平的同一层面,放置感兴趣区域（region of interest, ROI）于肝右叶前、后段和肝左...     

头颈联合3D-TOF-MRA人工智能辅助压缩感知序列的优化

目的通过比较施加不同加速因子(accelerationfactors, AF)的并行采集(parallelimaging,PI)、压缩感知(compressed sensing, CS)、人工智能-压缩感知(artificial intelligence compressed sensing, ACS)技术的头颈联合三维时间飞跃法磁共振血管成像(three-dimensional time-of-fight magnetic resonance angiography, 3D-TOF-MRA)的图像质量,选取优化序列。材料与方法 前瞻性招募24例健康志愿者,以PI的AF为3(PI 3)、CS的AF分别为4和6(CS 4、CS 6)以及ACS的AF分别为4、6、8、10(ACS 4、ACS 6、ACS 8、ACS 10)进行头颈联合3D-TOF-MRA扫描。扫描时间：PI 3=8 min 40 s;CS 4=6 min 38 s;CS 6=4 min 9 s;ACS 4=5 min 24 s;ACS 6=4 min 30 s;ACS 8=4 min 13 s;ACS 10=3 min 2...     

磁共振水-脂分离成像技术对椎体脂肪含量的测量

目的以双能X线吸收测量法(dual-energy X-ray absorptiometry,DXA)检查为参照标准,应用磁共振水-脂分离成像(Dixon)技术测量腰椎椎体脂肪信号强度并计算脂肪分数(fat fraction,FF)来评价椎体骨密度方面的应用价值。材料与方法回顾性收集甘肃省人民医院腰椎体查患者36例,纳入腰1-4椎体(144个)。所有患者均分别行DXA检查及腰椎MR检查,以DXA腰椎椎体T值作为金标准,使用WHO的诊断标准,即T值≥-1.0 SD为正常,-1.0~-2.5 SD为骨量减低,≤-2.5 SD为骨质疏松;同时在MRI图像上测量并计算腰1-4椎体的信号强度(T2脂相像)及FF,骨髓脂肪FF计算公式:FF=[Mfat/(Mfat+Mwater)]×100%,式中Mwater、Mfat分别指水像及脂像感兴趣区(region of interest,ROI)总像素信号强度值,以此来评价磁共振水-脂分离成像技术预测骨质疏松的能力。结果 36例患者144个椎体,按照T值进行分组,骨量正常组58个,骨量减少组28个,骨质疏松组58个,骨量正常组、骨量减少组和骨质疏松组椎体脂相信号强度分别为100.2±20.1、156.1±56.3、211.9±84.6。FF分别为:(31.1±6.2)%、(53.3±7.6)%、(77.8±7.2)%。骨质疏松组、骨量减少组及正常组比较,腰椎T2脂相信号强度及脂肪分数均具有统计学差异(P0.01)。椎体脂相信号强度与DXA呈负相关,两者相关系数r=-0.64,P0.01,脂肪分数与DXA呈负相关,两者相关系数r=-0.93,P0.01。结论磁共振水-脂分离成像通过测定腰椎信号强度并计算脂肪分数,可以反映椎体脂肪含量的变化,对骨质疏松做出初步诊断,对于评估腰椎骨密度具有一定的应用前景。     

A hierarchical 3D segmentation method and the definition of vertebral body coordinate systems for QCT of the lumbar spine

We have developed a new hierarchical 3D technique to segment the vertebral bodies in order to measure bone mineral density (BMD) with high trueness and precision in volumetric CT datasets. The hierarchical approach starts with a coarse separation of the individual vertebrae, applies a variety of techniques to segment the vertebral bodies with increasing detail and ends with the definition of an anatomic coordinate system for each vertebral body, relative to which up to 41 trabecular and cortical volumes of interest are positioned. In a pre-segmentation step constraints consisting of Boolean combinations of simple geometric shapes are determined that enclose each individual vertebral body. Bound by these constraints viscous deformable models are used to segment the main shape of the vertebral bodies. Volume growing and morphological operations then capture the fine details of the bone-soft tissue interface. In the volumes of interest bone mineral density and content are determined. In addition, in the segmented vertebral bodies geometric parameters such as volume or the length of the main axes of inertia can be measured. Intra- and inter-operator precision errors of the segmentation procedure were analyzed using existing clinical patient datasets. Results for segmented volume, BMD, and coordinate system position were below 2.0%, 0.6%, and 0.7%, respectively. Trueness was analyzed using phantom scans. The bias of the segmented volume was below 4%; for BMD it was below 1.5%. The long-term goal of this work is improved fracture prediction and patient monitoring in the field of osteoporosis. A true 3D segmentation also enables an accurate measurement of geometrical parameters that may augment the clinical value of a pure BMD analysis.     

IDEAL-IQ定量评价兔糖尿病模型椎体骨髓脂肪含量的可行性研究

目的探索定量非对称回波的最小二乘估算法迭代水脂分离序列(iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation quantitation sequence,IDEAL-IQ)定量评估兔糖尿病模型椎体骨髓脂肪含量的可行性。材料与方法12只3月龄新西兰雄性大白兔随机分为糖尿病组(n=6)和对照组(n=6)。用四氧嘧啶对糖尿病组造模,在造模成功后各时间点(0、4、8、12、16周),对糖尿病组及对照组行腰椎矢状位T1WI、T2WI、IDEAL-IQ检查。在IDEAL-IQ脂肪分数图像测量兴趣区内脂肪含量比值;在16周处死糖尿病组和对照组的大白兔,取腰3～7椎体做HE染色脂肪细胞计数;对实验组和对照组兔各时间点的脂肪含量比值采用重复测量的方差分析;对16周实验组和对照组IDEAL-IQ测量腰椎体脂肪比参数与HE切片镜下脂肪细胞计数行Pearson相关分析。结果16周实验组兔腰椎常规矢状位T1WI和T2WI显示诸腰椎椎体信号轻度增高。常规HE染色显示,16周糖尿病组兔椎体终板下骨髓腔脂肪含量较对照组明显增多,骨髓细胞明显减少。糖尿病组各时间节点椎体骨髓的脂肪含量比值差异存在统计学意义(F=50.387,P＜0.01),对照组各时间点脂肪含量比值差异不存在统计学意义(F=1.477,P＞0.05);16周实验组与对照组的椎体骨髓脂肪含量比值(FF%)差异有统计学意义(t=-10.726,P＜0.01);IDEAL-IQ测量椎体脂肪含量比与脂肪细胞计数高度正相关关系(r=0.925,P＜0.05)。结论 IDEAL-IQ定量评估兔糖尿病模型椎体骨髓脂肪含量是可行的。     

钆剂对MRIDEAL-IQ骨髓脂肪定量影响的实验研究

目的探讨3.0 T MR IDEAL-IQ序列定量评估的兔腰椎骨髓脂肪分数(FF)是否受到钆类对比剂增强扫描的影响。材料与方法对8只健康新西兰大白兔在静脉注射钆贝葡胺前及注射后各时间节点_(5 min)、_(30 min)分别行腰椎IDEAL-IQ序列扫描,将ROI分别置于第3~7腰椎,通过脂肪比像、R2*弛豫率像对兴趣区内的脂肪分数(FF)、R2*进行定量测量。取3~7腰椎体行HE染色和普鲁士蓝染色,计算骨髓脂肪含量(FCHIS)及观察骨髓铁沉积。对注射钆剂前后各时间点的脂肪分数FF(FF_(0 min)、FF_(5 min)、FF_(30 min))及R2*(R2*_(0 min)、R2*_(5 min)、R2*_(30 min))值分别采用单变量重复测量方差分析。对注射钆剂前脂肪分数(FF_(0 min))与HE染色计算的脂肪含量(FCHIS)进行Pearson相关分析。采用Bland-Altman分析对注射钆剂前(FF_(0 min))与注射钆剂后各时间点(FF_(5 min)、FF_(30 min))分别进行一致性检验。结果注射钆对比剂前IDEAL-IQ骨髓脂肪分数值(FF_(0 min))与注射钆对比剂_(5 min)后骨髓脂肪分数值(FF_(5 min))、_(30 min)后骨髓脂肪分数值(FF_(30 min))无明显统计学差异(F=3.118,P0.05,组间比较结果分别为P=0.835、0.916和0.754)。HE染色计算的脂肪含量(FCHIS)与注射钆剂前FF_(0 min)(r=0.813)存在高度正相关性(P0.05)。注射钆剂前FF_(0 min)与注射钆剂_(5 min)后FF_(5 min)(0.90,1.10)及注射钆剂_(30 min)后FF_(30 min)(0.94,1.0 7)均具有良好的一致性(测量值比率9 5%置信区间)。注射钆剂前R2*_(0 min)(121.64)、注射_(5 min)后R2*_(5 min)(125.70)(P=0.046),及注射_(30 min)后R2*_(30 min)(125.21)(P=0.024),差异均有统计学意义。结论在静脉注射钆剂引起的R2*值增高的情况下,IDEAL-IQ定量椎体骨髓脂肪分数的准确度高,且仍维持较高的稳定性和一致性。     

Scaled, patient-specific 3D vertebral model reconstruction based on 2D lateral fluoroscopy

Backgrounds  

Accurate three-dimensional (3D) models of lumbar vertebrae are required for image-based 3D kinematics analysis. MRI or CT datasets are frequently used to derive 3D models but have the disadvantages that they are expensive, time-consuming or involving ionizing radiation (e.g., CT acquisition). An alternative method using 2D lateral fluoroscopy was developed.     

Prediction of the 3D shape of the L1 vertebral body from adjacent vertebrae

The aim of treatments of vertebral fractures is the anatomical reduction to restore the physiological biomechanics of the spine and the stabilization of the fracture to allow bone healing. However, the three-dimensional shape of the fractured vertebral body before the fracture is unknown in the clinical setting. Information about the pre-fracture vertebral body shape could help surgeons to select the optimal treatment. The goal of this study was to develop and validate a method based on Singular Value Decomposition (SVD) to predict the shape of the vertebral body of L1 from the shapes of T12 and L2.The geometry of the vertebral bodies of T12, L1 and L2 vertebrae of 40 patients were extracted from CT scans available from the VerSe2020 open-access dataset. Surface triangular meshes of each vertebra were morphed onto a template mesh. The set of vectors with the node coordinates of the morphed T12, L1 and L2 were compressed with SVD and used to build a system of linear equations. This system was used to solve a minimization problem and to reconstruct the shape of L1. A leave-one-out cross-validation was performed. Moreover, the approach was tested against an independent dataset with large osteophytes.The results of the study show a good prediction of the shape of the vertebral body of L1 from the shapes of the two adjacent vertebrae (mean error equal to 0.51 ± 0.11 mm on average, Hausdorff distance equal to 2.11 ± 0.56 mm on average), compared to current CT resolution typically used in the operating room. The error was slightly higher for patients presenting large osteophytes or severe bone degeneration (mean error equal to 0.65 ± 0.10 mm, Hausdorff distance equal to 3.54 ± 1.03 mm). The accuracy of the prediction was significantly better than approximating the shape of the vertebral body of L1 by the shape of T12 or L2. This approach could be used in the future to improve the pre-planning of spine surgeries to treat vertebral fractures.     

基于mDixon新型MR血管成像序列用于颈部动脉成像的可行性

目的 基于将放射状k空间填充及压缩感知技术融合于mDixon技术开发一种新型MR血管成像(MRA)序列(3D mDixon-MRA),观察其用于颈部动脉成像的可行性。方法 前瞻性收集45例疑诊颈部动脉疾病患者，以3D时间飞跃法采集颈部动脉MRA(3D TOF-MRA)及3D mDixon-MRA,比较颈总动脉根部和中远段、椎动脉根部和中远段及颈内外动脉根部在2种图像中的信噪比(SNR)和对比度噪声比(CNR),以及2种图像质量主观评分的差异。结果 3D mDixon-MRA所示各动脉SNR均显著高于3D TOF-MRA(P均<0.01)。颈总动脉根部CNR在2种图像中的差异无统计学意义(P=0.13),其余动脉在3D mDixon-MRA中的CNR均显著高于3D TOF-MRA(P均<0.01)。颈总动脉根部、椎动脉根部及椎动脉中远段在3D mDixon-MRA中的主观评分均高于3D TOF-MRA(P均<0.05),其余动脉在2种图像中的主观评分差异均无统计学意义(P均>0.05)。结论 3D mDixon-MRA序列可用于颈部动脉成像，有利于提高图像质量、缩...     

钙化型腰椎间盘突出症与椎体后缘离断症鉴别和临床处理若干问题的探讨

目的探讨钙化型腰椎间盘突出症与腰椎体后缘离断症的发病机制、手术时机、临床表现、影像学检查、术式选择的特点,以明确鉴别要点,指导临床诊断及治疗。方法研究对象为脊柱科自2011年7月至2013年6月收治的钙化型腰椎间盘突出症患者45例(A组)、椎体后缘离断症的患者40例(B组),随访时间均为1年,临床资料完整。两组均保守治疗无效后行手术治疗,对比两组患者的临床表现、发病机制及手术时机、影像学检查及术式选择。结果 A组患者术前JOA评分平均11.8分,术后1年评分平均25.58分;其中优36例(80.00%),良2例(4.44%),可7例(15.56%)。B组患者术前JOA评分平均12.67分,术后1年评分平均27.12分;其中优34例(85.00%),良6例(15.00%),总优良率为100%。结论钙化型腰椎间盘突出症与腰椎体后缘离断症临床表现相似,发病机制及手术时机、影像学检查、术式选择各有其特点,临床上要避免漏诊、误诊,并根据实际情况制定最佳手术方案。