基于集成SVM的肺部肿瘤PET/CT三模态计算机辅助诊断方法

本研究提出基于集成SVM的肺部肿瘤PET/CT三模态计算机辅助诊断新方法.首先在临床采集肺部肿瘤患者PET、CT和PET/CT各2000例三模态图像数据上提取对同一病灶ROI区域;然后根据CT、PET和PET/CT的不同特点,从三模态图像的ROI区域中提取形状特征、灰度特征、Tamura纹理特征和GLCM特征等不同特征分别构成80、98、98维特征分量,并分别在不同特征空间里构造个体分类器,包括CT-SVM、PET-SVM、PET/CT-SVM;最后,基于相对多数投票原则,对CT-SVM、PET-SVM和PET/CT-SVM进行集成,识别对肺部肿瘤.实验结果表明,该方法能够有效提高肺部肿瘤的诊断正确率.     

基于随机森林的肺部肿瘤PET/CT图像计算机辅助诊断方法研究

针对当前基于神经网络、聚类分析以及支持向量机三种辅助诊断方法存在的诊断准确性低的问题,本研究提出一种基于随机森林的肺部肿瘤PET/CT图像计算机辅助诊断新方法。该方法首先对PET/CT图像进行预处理,包括灰度化、平滑以及分割等,然后提取PET/CT图像的灰度、形态和纹理等特征,最后利用随机森林算法进行肺部肿瘤PET/CT的辅助识别,以实现肺部肿瘤的病理诊断。结果表明,本方法的ROC曲线结果优于上述三种方法,提高了诊断准确性,可为医生诊疗提供重要参考。     

基于集成VPRS-RUGGA支持向量机的多模态肺部肿瘤计算机辅助诊断模型

针对计算机辅助诊断模型优化过程中稳定性差和早熟问题,提出基于集成VPRS-RUGGA-支持向量机的肺部肿瘤计算机辅助诊断模型。首先,引入变精度粗糙集构造属性依赖度,结合属性约简长度和惩罚函数的加权和构造适应度函数框架;其次,采用无回放余数随机选择法、均匀交叉和高斯变异算子进行遗传操作;然后,在CT、PET和PET/CT样本空间中提取肺部肿瘤ROI区域特征,构造不同的特征空间,运用VPRS-RUGGA-支持向量机模型约简和分类识别;最后,在不同的样本空间中构造支持向量机(SVM)个体分类器,采用相对多数投票法输出集成结论。实验结果表明,集成VPRS-RUGGA-SVM模型可以有效的提高泛化性能和稳定性,VPRS-RUGGA-SVM模型可有效改善早熟问题,提高模型的分类性能。     

18氟-氟代脱氧葡萄糖正电子发射计算机断层扫描在肺部结节诊断中的临床应用

目的 探讨18氟-氟代脱氧葡萄糖（18F-FDG）正电子发射计算机断层扫描（PET/CT）在肺部结节诊断中的应用价值。方法 回顾性分析2016年6月~2017年12月常熟市中医院呼吸科收治的21例肺部结节病例资料,计算PET/CT在该类疾病中的诊断特异度及敏感度,评价PET/CT对肺部结节的诊断价值。结果 PET/CT诊断肺癌的特异度、敏感度分别为50.00%、94.10%;与血清肿瘤标志物检测相比,该检查的敏感度更高,差异具有统计学意义（P＜0.05）。结论 PET/CT相对于血清肿瘤标志物检测在诊断早期肺癌方面,其诊断敏感度更高,对肺部结节的诊断有较高的价值。     

基于RoughSet的特征集融合PET/CT肺部肿瘤CAD模型

针对肺部肿瘤PET/CT感兴趣区域(ROI)在高维特征表示下存在着特征相关和维数灾难问题,提出了一种基于粗糙集特征集融合的PET/CT肺部肿瘤CAD模型。首先提取肺部肿瘤ROI的8维形状特征、7维灰度特征、3维Tamura纹理特征、56维GLCM特征和24维频域特征,得到98维特征矢量;然后基于遗传算法的知识约简方法和基于属性重要度的启发式算法对提取的特征集合分别进行特征级融合得到特征子集G1、G2、G3,A1、A2、A3,降低特征矢量的维数;再次利用网格寻优算法优化核函数的SVM作为分类器分别进行融合前和融合后的分类识别比较,基于遗传算法的特征集融合和基于属性重要度的特征集融合的分类识别比较2组实验;最后以2 000幅肺部肿瘤的PET/CT图像为原始数据,采用基于粗糙集特征集融合的肺部肿瘤PET/CT计算机辅助诊断模型对肺部肿瘤进行辅助诊断。实验结果表明,经过粗糙集特征集融合的肺部肿瘤诊断识别方法能有效提高肺部肿瘤的诊断正确率,一定程度上降低了特征之间的相关性。     

正电子核素标记的前列腺特异性膜抗原小分子抑制剂在前列腺癌PET/CT中的研究进展

前列腺癌是男性泌尿生殖系统中最为常见的肿瘤,其病死率仅次于肺癌。前列腺特异性膜抗原(PSMA)特异且高表达于前列腺癌细胞表面,因而成为前列腺癌诊断和治疗中较为理想的作用靶标,极具临床研究价值。正电子发射断层扫描/计算机断层扫描(PET/CT)是一种将功能代谢信息和解剖结构信息相结合的新型分子影像设备,对肿瘤诊断效能卓越。本文重点综述了国内外正电子放射性核素标记的靶向PSMA的小分子抑制剂在前列腺癌PET/CT的早期诊断、术前分期、疗效评估、复发和转移探测的研究进展,并对其发展前景进行展望。     

PET/CT图像呼吸运动伪影校正研究进展

在正电子发射断层扫描成像/计算机断层扫描成像(PET/CT)扫描时,患者的呼吸运动造成胸腹部图像的伪影.呼吸运动伪影使得PET图像质量下降,肿瘤体积的估计值偏高,肿瘤组织的放射性定量分析不准确,因此严重影响胸腹部肿瘤的诊断和治疗计划的制定.PET/CT图像的呼吸运动伪影校正问题成为了近年来的一项重要课题.综述现有的PET/CT图像呼吸运动伪影校正方法,主要包括呼吸门控技术、基于图像配准的方法、基于图像重建和原始数据的方法,以及基于反卷积的图像恢复方法.在展望研究发展趋势的同时,就某些方法提出了可能的改进方案.     

18-氟脱氧葡萄糖正电子发射计算机断层显像/计算机断层扫描在炎症和感染性疾病中的应用

2-[~(18)F]-氟-2-脱氧-D-葡萄糖(~(18)F-FDG)-正电子发射计算机断层显像/计算机断层扫描(PET/CT)融合了正电子发射计算机断层显像(PET)和计算机断层扫描(CT)成像技术,可评估不同状况下机体的糖代谢变化。目前该影像技术除了应用于肿瘤之外,也可在炎症和感染性疾病的诊疗中发挥重要作用。~(18)F-FDG PET/CT能在形态学变化之前识别感染症状的来源、显示炎性病变累及范围、指导组织活检部位以及评估治疗反应。本文就~(18)F-FDG PET/CT在炎性病变,如不明原因发热(FUO)、结节病、血管炎、骨髓炎、关节假体或植入物相关并发症、人类免疫缺陷病毒相关感染、炎性肠病以及其他炎性病变诊治中的应用进展进行综述,以期能为临床医师选择PET/CT帮助诊治炎性疾病提供参考。     

PET影像组学特征多参数模型对非霍奇金淋巴瘤预后的诊断价值

目的:分析氟-氟代脱氧葡萄糖(18F-fluorodeoxyglucose,18F-FDG)正电子发射型计算机断层显像(Positron emission tomography/computed tomography,PET/CT)影像组学特征多参数模型在非霍奇金淋巴瘤患者预后评估的诊断价值.方法:选取本院于 2021 年 5 月至 2022 年 8 月期间收治的 80 例临床诊断为非霍奇金淋巴瘤的患者作为研究对象.患者均接受化疗,治疗后采用CT,18F-FDG PET/CT进行扫描分析.以病理学诊断结果作为金标准,分析18F-FDG PET/CT的诊断价值.分析各代谢参数对患者预后的诊断价值.结果:CT扫描,阳性诊断率为67.50%;18F-FDG PET/CT扫描,阳性诊断率为 67.50%,两种方法不具有显著性差异(P＞0.05).18F-FDG PET/CT方法的特异性、灵敏度、准确度和阳性预测值均明显高于常规CT扫描方法,均具有显著性差异(P＜0.05);在PET/CT参数中,总糖酵解量和肿瘤代谢体积可作为无进展生存期(Progression free survival,PFS)的影响条件(P＜0.05);美国东部肿瘤协作组评分(P＜0.05)可作为非霍奇金淋巴瘤患者PFS的预后影响条件.结论:采用化疗方案治疗非霍奇金淋巴瘤患者,18F-FDG PTE/CT显像技术用于评估这类淋巴瘤的疗效具有较高的准确率     

用于肿瘤调强放射治疗影像分析与转换的深度学习方法

癌症已成为严重威胁人类健康的主要公共卫生问题。60%~70%的癌症患者需要进行放射治疗。调强放疗是当前主要的临床放疗技术。对近几年基于深度学习的影像分析与转换方法在肿瘤调强放疗计划中的应用进展及关键技术进行综述,包括计算机断层扫描(CT)、锥形束CT(CBCT)、磁共振成像(MRI)、正电子发射断层扫描(PET)引导的肿瘤调强放疗技术应用现状与发展趋势,肿瘤CT/CBCT/MRI/PET影像放疗靶区分割、影像配准以及转换深度卷积神经网络、生成对抗网络的有监督或无监督学习方法,并对未来的研究方向进行展望。     

氟[18F]化钠PET/CT临床应用进展

氟[18F]化钠(18F-NaF)是一种正电子发射计算机断层显像(PET)药物,主要用于诊断成骨性反应活跃的骨疾病,尤其是恶性肿瘤骨转移的诊断.由于药物本身的特性以及PET/CT相对于单光子发射计算机断层显像(SPECT)/CT的优势,18F-NaF PET/CT显像相比于99Tc-m亚甲基二膦酸盐(99Tcm-MDP...     

分化型甲状腺癌Galectin-3和人骨髓内皮细胞标志物表达及~(18)F-FDG显像的研究与应用

β-半乳糖结合蛋白(Galectin-3)和人骨髓内皮细胞标志物(HBME-1)在肿瘤的生长、转移中发挥着重要作用,是甲状腺癌的良好标志物。18氟-氟代脱氧葡萄糖(18F-FDG)正电子发射断层显像/计算机断层扫描(PET/CT)的应用提高了对甲状腺癌诊断的特异性和准确性。本文对分化型甲状腺癌中Galectin-3、HBME-1的表达及18 F-FDG显像在甲状腺癌中的研究与应用进行了综述。     

脑部PET图像在阿尔茨海默病早期诊断中的应用

目的本研究使用脑部正电子发射型计算机断层显像(positron emission computed tomography,PET),并且设计了一个3D卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN),以实现对阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)的早期诊断。方法研究数据取自美国国立卫生研究院老年研究所的ADNI(Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative)数据库,PET图像和磁共振(magnetic resonance,MR)图像均有收集并对数据进行相关预处理。为避免过早的下采样给模型性能带来不利影响,设计了一个3D CNN模型,比较两种不同模态的数据在AD早期诊断中各自的优缺点。结果使用本研究组设计的3D CNN模型在基于PET图像的AD早期诊断实验中,预测准确率、灵敏度、特异度以及曲线下面积(area under curve,AUC)分别达到71.19%、79.29%、61.35%、71.09%。此外,对本研究组的模型与计算机视觉中的经典模型VGG和ResNet使用相同数据进行对比实验,许多评价指标都要更优。结论使用脑部PET图像并结合3D CNN可以更好地利用3D图像的空间位置信息,更有效地提取特征,能对AD早期的病变情况有更准确高效的识别。     

基于PET/CT探测环真光子数呼吸运动门控的研究

呼吸运动是导致PET/CT胸腹部成像质量下降的主要原因,探寻一种行之有效的方法来降低呼吸运动对PET/CT成像质量的影响,在临床上对疾病的诊疗显得尤其重要。提出一种基于探测环真光子数的呼吸运动门控方法来提高PET/CT胸腹部诊断图像质量,利用PET探测环真光子数分布会随着体模的运动而发生相应变化的特征来对原始数据进行呼吸运动门控处理。采用GATE软件仿真PET/CT成像的过程,分别使用几何体模和像素体模(NCAT)仿真肺部在PET/CT扫描过程中的运动。然后,使用提出的方法门控仿真扫描数据,并重建出三维图像。相对于运动模糊图像,门控图像目标区域的形状、大小和位置等方面更接近于静态图像。在冠状面上,门控图像质量优于运动模糊图像,其图像结构相似度(SSIM)分别提升5%、3%、9%;对于矢状面的line profiles,门控图像与静态图像接近,优于运动模糊图像。结果表明,所提出的方法能有效减少PET/CT图像的呼吸运动伪影,使肺部肿瘤的形状、大小和位置接近静态图像,并且有效地克服目前一些校正方法的局限性。     

基于条件生成对抗网络的三维肝脏及肿瘤区域自动分割

肝脏计算机断层扫描成像(CT)的三维(3D)肝脏和肿瘤分割对于辅助医生的诊断及预后具有非常重要的临床价值。为了准确快速地分割肝脏及肿瘤区域,本文提出了一种基于条件生成对抗网络(cGAN)的肿瘤3D条件生成对抗分割网络(T3scGAN),同时采用了一个由粗到细的3D自动分割框架对肝脏及肿瘤区域实施精准分割。本文采用2017年肝脏和肿瘤分割挑战赛(LiTS)公开数据集中的130个病例进行训练、验证和测试T3scGAN模型。最终3D肝脏区域分割的验证集和测试集的平均戴斯(Dice)系数分别为0.963和0.961,而3D肿瘤区域分割的验证集和测试集的平均Dice系数分别为0.819和0.796。实验结果表明,提出的T3scGAN模型能够有效地分割3D肝脏及其肿瘤区域,因此能够更好地辅助医生进行肝脏肿瘤的精准诊断和治疗。     

基于PET成像的阿尔茨海默病研究进展

正电子发射型计算机扫描(PET)和磁共振成像(MRI)是临床中诊断阿尔茨海默病(AD)的常用方法。¹⁸F标记的氟代脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描(FDG PET)和淀粉样蛋白正电子发射断层扫描(Aβ PET)作为PET中常用的两种诊断技术,在AD的诊断研究中发挥了重要作用。本文从诊断效果评估和辨别痴呆种类两个方面阐述FDG PET和Aβ PET以及联合成像的应用现状,并将PET与MRI相比较,总结两者诊断存在的问题,最后对AD诊断的新进展进行了展望。     

基于非结节自动分类的二维卷积网络在肺结节检测假阳性减少中的应用

目的针对计算机断层扫描(computed tomography, CT)图像的肺结节自动检测中灵敏度低及存在大量假阳性的问题,本文提出了一种基于非结节自动分类的二维卷积神经网络(convolutionalneural network, CNN),并用于肺结节检测中的假阳性减少。方法首先对CT图像进行预处理,通过对原始CT图像重采样和归一化,解决不同样本像素间隔不一致及图像对比度不统一问题;采用结节不同空间方向的二维切片信息采集进行正样本扩充,负样本无监督分类方法平衡正负样本数量;分别利用不同类别负样本与正样本训练二维卷积神经网络,获得多个用于降低假阳性的2D CNN肺结节检测模型,对LUNA16提供的假阳性减少数据集进行五折交叉验证,利用官方提供的评估程序对模型进行评估。结果通过与直接使用单个2D CNN进行分类的模型比较,对非结节分类后训练多个模型的分类结果较佳,最终竞争性指标(competition performance metric,CPM)竞争性得分0.849。结论基于非结节自动分类的2D CNN模型可以有效地对假阳性肺结节进行剔除,相较于其他2D CNN具有竞争力,可为肺癌早期筛查提供帮助。     

Na18F PET/CT用于恶性肿瘤骨转移诊断的Meta分析

目的Na^18F是一种主要用于诊断成骨反应活性程度增加的骨疾病的正电子计算机断层显像药物,肿瘤骨转移的诊断是其重要的适应症之一。本研究旨在对Na18FPET/CT用于肿瘤骨转移诊断的诊断效果进行系统评价。方法对2000年1月1日至2018年12月31日公开发表的Na^18F PET/CT诊断骨转移的文献用计算机检索中英文数据库,根据纳入与排除标准筛选出符合要求的文献,进行数据提取和质量评价,采用Stata 12.00软件进行Meta分析。结果共35篇文献纳入本研究,中文文献9篇,英文文献26篇。Meta分析结果显示:①Na^18F PET/CT诊断骨转移的灵敏度、特异性、阳性似然比、阴性似然比、曲线下面积,以患者为计算基础时分别为0.97、0.93、14.5、0.03和0.99;以病灶为计算基础时分别为0.96、0.88、8.3、0.05和0.98;②对不同原发灶(肺癌、乳腺癌及前列腺癌)的ROC曲线比较可知:三种不同的原发灶之间均无显著性差异;③所有纳入本研究的文献未见有使用Na18F后出现不良反应的报道。结论无论以患者还是以病灶为基础,Na^18F PET/CT诊断骨转移的效能均很好,Na^18F PET/CT对肺癌、乳腺癌和前列腺癌骨转移的诊断效能无明显差异,未见使用Na18F后出现不良反应的报道。     

SPECT对发作期小儿癫痫诊断价值分析

目的评价单光子发射型计算机断层扫描脑血流灌注显像对发作期小儿癫痫的诊断价值。方法对38例发作期癫痫患儿行单光子发射型计算机断层扫描检查,并同时行CT检查,把二者结果进行比较。结果单光子发射型计算机断层扫描阳性率为84.2%(32/38),CT阳性率为36.8%(14/38)。两者比较有显著性差异。结论发作期单光子发射型计算机断层扫描显像是诊断小儿癫痫灵敏而有效的方法,对小儿癫痫诊断有重要价值。     

基于支持向量回归的PET/CT图像衰减校正方法

目的在电子发射及计算机断层扫描系统(positron emission computed tomography/X-ray computed tomography,PET/CT)图像衰减校正的能量转换过程中,为了改进双线性转换法用线性关系来拟合非线性关系的不足,本文以支持向量回归为基础,提出了一种新的能量转换法即支持向量回归的PET/CT图像衰减校正方法来进行衰减校正,以寻找CT值和511 keV能量下线性衰减系数值之间的最佳转换关系。方法使用仿真软件GATE(Geant4 Application Tomographic Emission)模拟了11组不同材质的圆柱体体模。然后根据GATE仿真的不同材质圆柱体体模,求出其CT值和511 keV能量下线性衰减系数值并代入SVR模型中进行训练,建立CT值和511 keV能量下线性衰减系数值之间的SVR模型。最后与目前PET/CT衰减校正能量转换中常用的双线性能量转换法进行对比分析,并分别应用于GATE仿真的NCAT(NURBs Cardiac Torso)像素体模图像中,评估两种方法准确性的差异。结果支持向量回归的PET/CT图像衰减校正方法得到的511 keV能量下对应物质的线性衰减系数值的相对百分误差值较小(肺的相对百分误差值3.1%和肝脏的相对百分误差值1.08%),且经过支持向量回归法衰减校正的PET图像,其MSE评价值都是最小的(176.9230),其PSNR和AG的评价值都是最大的(31.8621和7.9083)。这说明经过支持向量回归法衰减校正的PET图像相比于双线性转换法衰减校正的PET图像,更接近于静态的图像。结论支持向量回归的PET/CT图像衰减校正方法在PET/CT图像的衰减校正应用中有更好的表现,可以更好地吻合CT值与511 keV能量下线性衰减系数之间的转换关系,从而提高了PET/CT图像的衰减校正效果,改善了PET/CT图像定量的准确性,便于医生做出更精确的临床诊断。