基于马尔可夫随机场的肝实质分割

介绍了马尔可夫随机场（markov random field,MRF）的基本理论,以及基于MRF的图像分割模型及其求解过程。利用MRF分割方法对肝脏CT图片进行了分割,实验结果表明：该方法能够有效对肝脏实质进行分割,在一些模糊区域有更好的分割效果,可用于CT图像序列中的肝实质自动分割。     

脑部肿瘤的三维适形放射治疗

目的评价脑部肿瘤三维适形放射治疗的疗效。方法对20例脑部肿瘤患者进行3DCRT。单纯3DCRT给予DTSOGy,10次／22d,脑转移瘤及恶性胶质瘤患者常规给予全脑照射DT30Gy,15＆／3周,局部补量给予DT30Gy,6次／12d。结果根据治疗后3～12月MRI或CT检查,20处病灶中CR4例,PR12例,有效率80％。生存3年1例,〉2年9例,〉1年5例,〉1年生存率75％。结论3DCRT能提高放射剂量与靶体积适形的能力,可使接受高剂量照射的正常脑组织减少30％～50％,值得临床推广应用。     

蜂窝状的交互式三维分割方法

目的：蜂窝状肺病变是一种常见的肺部影像学表现,因其边缘模糊、分布弥散的特点,难于分割.为准确地对蜂窝状肺病变进行三维分割,提出一种基于支持向量机的交互式三维分割方法.方法：根据肺部CT图像灰度分布特性基于自适应阈值分割算法对肺部进行分割,然后采用区域生长法将气管剔除出肺部区域,并针对肺部区域采用修正后的分水岭算法按照纹理分割成小区域,对各区域进行纹理特征的提取,采用训练后的支持向量机对各区域进行判别是否为蜂窝状病变区域.最后根据切片层数据间的关联性基于面积重叠去除假阳性区域.结果：针对临床已确诊的30例病例参照医生分割的金标准进行测试,对分割算法进行了敏感性、特异性、准确率等指标的评估,该方法能分割出可靠的蜂窝状肺部病变区域.     

基于三维卷积神经网络对脑MRI海马体的高效分割研究

目的：阿尔茨海默病在临床诊断中因难以量化海马体萎缩程度而难以确诊,耽误了尽早治疗干预。提出采用基于深度学习的三维卷积神经网络对患者的脑核磁影像数据进行像素级语义分割,实现高效的自动化脑区分割,辅助医生临床诊断。方法：数据来自ADNI数据集,使用基于模板算法的自动化分割软件FreeSurfer标注训练数据。使用3D-UNet模型+Generalized Dice损失函数高效地拟合三维影像数据。结果：该模型分割结果相比模板法有更平滑的表面且不易受噪声影响,分割效率提升上百倍。针对分割结果进行了脑区体积的量化计算,并生成图表用于临床对体积和变化趋势的分析。结论：方法减少了人工标注,可以快速部署应用;具有比模板法高的分割效率且不失精度;直观的量化分析辅助临床诊断。     

基于非齐次Markov随机场的无监督图像分割新算法

提出了一种基于非齐次Markov随机场(MRF)的图像分割算法,并运用模糊空间元素的模糊相似度模型,估计非齐次MRF的参数,改进了传统的基于齐次MRF的图像分割算法.通过对模拟脑部MR图像和临床脑部MR图像分割实验,表明该算法比传统的基于齐次MRF的图像分割算法和模糊C-均值等图像分割算法具有更精确的图像分割能力,并且运算简单、运算速度快、稳健性好.     

基于滑窗技术和对称性分析对MRI脑肿瘤的自动分割

背景：对MRI脑肿瘤的分割是评估治疗反应中至关重要的一个步骤。然而,临床上常用的手动肿瘤分割是一项耗时且艰巨的任务。因此,临床上迫切需要一种全自动的,并且准确性很高的肿瘤分割方法。 方法：我们提出的脑肿瘤自动分割方法是基于大脑对称性的, 通过采用滑窗技术和计算相关系数对肿瘤进行定位,通过阈值分割及形态学方法最终确定分割肿瘤。 结果：通过对10个患者的3维大脑肿瘤 FSPGR MR图像进行测试,结果表明：平均正确定位率为93.4%,每个序列图像的平均Dice 相关系数为0.77,每个序列图像的平均分割时间为40秒。 结论：本文为临床应用提供了一种简单且高效的自动及肿瘤分割方法。同时,实验结果表明相关系数作为一个新特征有望在脑肿瘤定位中得到广泛的应用。     

食管癌术后纵隔转移灶后程加速超分割三维适形放射治疗

目的:探讨胸段食管癌根治术后纵隔转移灶后程加速超分割三维适形放射治疗的意义和效果。方法:104例食管癌根治术后发生纵隔转移患者,随机分为常规治疗组和研究组。开始治疗时两组均采用前后两野同照放射治疗,分割剂量DT2.0Gy/次,5次/周,照射38Gy后常规组根据CT复查情况重新模拟机定位,两野或者三野避脊髓继续常规分割治疗。研究组行CTsim定位,进行三维适形计划设计,新计划以DT1.5Gy/次,2次/d,5天/周,常规组照射目标剂量60Gy,研究组照射目标剂量68Gy。结果:治疗后3个月复查CT,各组病灶达CR者14//29例,分别占26.9%和55.8%,各组病灶达PR者26/22例,分别占50.0%和42.3%,两组总的有效率(CR PR)分别是76.9%和98.1%。结论:食管癌根治术后纵隔转移患者进行后程加速超分割三维适形放射治疗可以明显提高局部控制率,疗效达CR和CR PR的患者均有统计学差异(P≤0.005和P≤0.05),急性放射治疗反应可耐受,具有良好的应用前景。     

食管癌后程加速超分割三维适形放疗的临床应用

目的探讨食管癌后程加速超分割三维适形放疗比常规放疗的优势.方法对33例食管癌患者施行后程加速超分割三维适形放疗(观察组),CT模拟定位,FOCUS2.6三维治疗计划系统设计多方位固定野适形照射,DVH综合评价和优化放疗计划,PRIMUS多叶光栅实施适形放疗.先常规分割照射40～45Gy后改为加速超分割放疗,每次1.5Gy,2次/d.全程剂量70～74 Gy/40～42次,42～47d.设同期放疗的35例为对照组,颈段2个前野,60°入射角加30°楔形板,胸段采用前1后2个照射野,每次1.8～2Gy,全程剂量65～70 Gy/35～38次,49～52 d.观察两组照射野大小差异,近期疗效及放疗不良反应.结果观察组照射野的个数及设野的平均长度和宽度大于对照组(P＜0.01).1,2级反应率高于对照组(P＜0.05).1年生存率及急性放射反应与对照组差异无显著性(P＞0.05).结论后程加速超分割三维适形放疗食管癌在保证临床靶区(CTV)受到高剂量照射的同时,其与PTV适形度好.正常组织受到很好保护,具有较好的近期疗效,且不增加放疗不良反应.     

三维适形后程加速超分割放射治疗食管癌的疗效分析

目的：评价三维适形后程加速超分割放射治疗食管癌的疗效及放疗反应、并发症。方法：71例食管鳞癌随机分成两组,三维适形后程加速超分割组36例,食管病变上下外约4cm,前后、左右外约0.5-1cm作为PTV1,每次2GY,DT40GY后,病变上下外约2cm,前后、左右外约0.5-1cm作为PTV2,每日2次,每次1.5GY,间隔4-6h,总疗程6周,总剂量67GY/38次。非三维适形后程加速超分割组35例,时间、剂量、分割方式同适形组。所有病例均采用6MV-X外照射。结果：1、2、3年的生存率和原发肿瘤的局控率,与非适形后程加速超分割比较,适形组明显提高,分别为88.9%、75%、63.9%比68.6%、51.4%、40%和86.1%、72.2%、58.3%比65.7%、48.5%、34.3%。适形组的急性放射反应明显低于非适形后程加速超分割组,两组有显著差别。结论：本研究结果表明食管癌适形后程加速超分割放射治疗的疗效优于非适形后程加速超分割。     

一种基于图割的交互式脑膜瘤核磁共振图像分割方法

摘要：为实现脑膜瘤核磁共振（MR）图像的精确分割,本文提出了一种新的基于图割的交互式图像分割算法。该方法首先
提取高维图像特征,然后利用加权KNN（K-Nearest Neighbor）分类器估计待分类像素属于肿瘤与背景区域的概率,并构造
新的能量函数;最后采用图割优化方法对能量函数优化求解。对脑膜瘤MR图像的分割实验表明,本方法较基于灰度信
息的图割方法在精度上有明显提高。     

利用知识库实现对心脏MR图像的自动分割

目的 研究如何实现对心脏ＭＲ图像的自动化分割问题。方法　通过对图像特征参数的训练,从而有效提取和利 用先验知识。结果　实现对心脏ＭＲ图像的自动化分割。结论　通过提取和利用心脏ＭＲ图像的先验知识,能够很好地 实现心脏分割算法的自动化。     

功能磁共振成像对脑肿瘤的研究

常规磁共振成像对于肿瘤的定性、分级以及手术前后评估存在一定局限性。近年来,功能磁共振成像技术日趋完善,在脑肿瘤的临床研究中显示出巨大优势。     

基于多模态MRI脑影像的超分辨率重建

目的 探讨基于多模态脑影像数据的超分辨率合成模型将低分辨率的厚层数据重建成为高分辨率的薄层数据。方法 使用真实成对的多模态低-高分辨率MRI数据（2D-T1,2D-T2 FLAIR和3D-T1）设计结构约束的图像超分辨率重建网络,从不同模态的低分辨率MRI提取重要特征重建更高分辨率的T1图像。将T1作为主要模态使用图像全部信息,T2 FLAIR作为补充模态选取皮层下核团为关键区域进行信息增强。通过比较超分辨率重建图像与真实的高分辨率图像之间的灰度和结构相似性来确定网络的学习方向,同时通过脑分割工具获取重建图像和金标准图像的大脑解剖学结构信息,并将其作为重要约束条件来让重建模型自适应的学习大脑的组织结构特征,从而有效提升模型的重建性能。结果 在整体图像质量评价方面,该模型在149例测试集上的重建图像的平均PSNR值为33.11,SSIM为0.996,质量优于本文的其余对比方法生成的结果。在大脑解剖结构方面,我们的方法可以重建出较为清晰的脑沟、脑回以及皮层下核团,可视化结果显示了根据医学图像特性加入解剖学结构信息的有效性。分别使用单模态T1和多模态T1、T2 FLAIR进行图像重建的结果说明了有效选择第二模态关键区域的可行性。同时,在高分辨率图像作为金标准的情况下,使用本文提出的方法重建得到的超分辨率图像与使用低分辨率图像相比,在大脑灰质、白质和脑脊液上的体积测量平均精度有了较大的提升,灰质体积平均误差从3%降到1%,白质从18%降为了2%,脑脊液从35%降为了8%。结论 基于多模态的MRI脑影像超分辨率模型加入了同一组织的不同模态信息与解剖学信息,相比现有的方法,可以重建出更为接近真实高分辨率的图像,有望将其应用于临床诊疗流程中。     

人丘脑断面解剖及磁共振图像三维重建

目的建立人丘脑的可视化三维模型,为大脑立体定向手术提供解剖学基础。方法以6例成年男性头颅标本为研究对象,选取其中1例进行磁共振扫描,将获得的图像导入计算机,利用交互式医学影像控制系统医学三维重建软件重建丘脑三维模型。然后制备6例研究对象的大脑标本,分为矢状位组、冠状位组、水平位组,每组2例,在-20℃低温下冷冻,分别制备矢状位、冠状位、水平位层厚0. 5 mm连续切片并拍摄照片,将图片导入计算机,利用photoshopCS6软件对图像中丘脑轮廓边界进行识别、提取并测量断面上丘脑前后径、左右径、上下径及体积。结果丘脑的前后径、左右经、上下径分别为(29. 52±0. 47)、(14. 51±0. 18)、(18. 66±0. 35) mm,左、右侧丘脑体积分别为(6 218. 56±563. 60)、(5 764. 37±485. 48) mm~3,丘脑的三维重建清晰显示了丘脑的空间位置、立体形态。结论通过丘脑的薄层断面定位解剖和三维重建,得到丘脑的空间结构及形态,为立体定向手术提供了数据及形态学参考依据。     

fMRI在脑肿瘤诊断中的应用价值初探

目的：探讨fMRI在脑肿瘤诊断、鉴别诊断及肿瘤浸润边界划定中的价值。方法：脑肿瘤35例,均行MR平扫、增强、DWI及MRS。在肿瘤强化区、瘤周区、正常参照区,DWI测量各区域信号值,计算相对表观扩散系数（rADC）值;^1H—MRS行MVS采集NAA、Cho、Cr、Lac等波峰,计算不同区域各代谢物比值均值,比较统计学差异。结果：DWI示肿瘤强化区rADC值在脑膜瘤与星形细胞瘤、转移瘤间有显著性差异（P〈0．05）;瘤周区rADC值在星形细胞瘤与脑膜瘤、转移瘤间有统计学差异（P〈0．05）。多体素^1H—MRS示肿瘤强化区各代谢物比值均值与正常参照区比较有显著性差异（P〈0．05）;瘤周区,星形细胞瘤、转移瘤和脑膜瘤间多组代谢物比值具统计学差异（P〈0．05）。结论：fMRI与常规MRI相结合有助于脑肿瘤的鉴别诊断以及确定病灶浸润范围。     

基于Hermite微分算子的水平集MR图像分割方法

本文介绍一种基于Hermite微分算子用于MR图像分割的水平集方法。该方法采用Hermite微分算子来代替传统一阶差分算子。即在水平集曲线演化时函数微分用像素点的二阶邻域差值求得,而不是传统方法由一阶邻域决定。实验结果表明,对于相同的分割过程,运用了Hermite微分算子的水平集方法,其分割结果更加精确。尤其是对于由噪声等因素所引起的退化图像。其分割效果明显优于传统方法,而运算速度与传统方法相差无几。     

Automated brain tumor segmentation in magnetic resonance imaging based on sliding-window technique and symmetry analysis

Background Brain tumor segmentation from magnetic resonance imaging （MRI） is an important step toward surgical planning,treatment planning,monitoring of therapy.However,manual tumor segmentation commonly used in clinic is time-consuming and challenging,and none of the existed automated methods are highly robust,reliable and efficient in clinic application.An accurate and automated tumor segmentation method has been developed for brain tumor segmentation that will provide reproducible and objective results close to manual segmentation results.Methods Based on the symmetry of human brain,we employed sliding-window technique and correlation coefficient to locate the tumor position.At first,the image to be segmented was normalized,rotated,denoised,and bisected.Subsequently,through vertical and horizontal sliding-windows technique in turn,that is,two windows in the left and the right part of brain image moving simultaneously pixel by pixel in two parts of brain image,along with calculating of correlation coefficient of two windows,two windows with minimal correlation coefficient were obtained,and the window with bigger average gray value is the location of tumor and the pixel with biggest gray value is the locating point of tumor.At last,the segmentation threshold was decided by the average gray value of the pixels in the square with center at the locating point and 10 pixels of side length,and threshold segmentation and morphological operations were used to acquire the final tumor region.Results The method was evaluated on 3D FSPGR brain MR images of 10 patients.As a result,the average ratio of correct location was 93.4％ for 575 slices containing tumor,the average Dice similarity coefficient was 0.77 for one scan,and the average time spent on one scan was 40 seconds.Conclusions An fully automated,simple and efficient segmentation method for brain tumor is proposed and promising for future clinic use.Correlation coefficient is a new and effective feature for tumor location.     

Dysembryoplastic neuroepithelial tumors: magnetic resonance imaging and magnetic resonance spectroscopy evaluation

Background Dysembryoplastic neuroepithelial tumor （DNT） is a rare benign neoplasm of the central nervous system affecting young people. A correct preoperative diagnosis is helpful for planning surgical strategies and improving prognosis. The purpose of this study was to characterize DNTs using magnetic resonance imaging （MRI） and magnetic resonance spectroscopy （MRS） and to analyze the value of these two techniques in the diagnosis of DNTs. Methods MR images of 13 patients with DNTs were reviewed retrospectively; and five of the patients also underwent MRS. Tumors were confirmed by surgery. The distribution, extension and signal features of the lesions were assessed, and the MRS results were analyzed. Results All tumors were supratentorial. The cortex was the main area involved, with nine tumors located in the temporal lobe, three in the frontal lobe, and one on the boundary between the temporal and occipital lobes. All cases had decreased signal intensity on Tl-weighted MR images and increased signal intensity on T2-weighted images. On fluid attenuated inversion recovery weighted images, the hyperintense ＂ring sign＂ and internal septation of the lesion were seen in 9 cases. Eight tumors had well-demarcated borders. Peritumoral edema or mass effect was absent in all cases. A contrast enhancement examination was performed in 9 cases. Contrast enhancement was absent in five cases, and four cases showed significant enhancement. The MRS showed a low N-acetylaspartate peak and a lack of elevated choline-containing component （Cho） or Cho-Cr ratio （Cho/Cr） in five patients. Conclusions The MRI findings of DNTs were stereotypical. The combination of MRI and MRS techniques were helpful in making a correct presurgical diagnosis.     

融合功能磁共振影像的神经导航在脑皮质运动区肿瘤术中的应用

目的　探讨功能磁共振成像 (fMRI)的血液氧饱和水平检测 (BOLD)技术在脑皮质运动区肿瘤神经导航术中的应用价值。方法　将 5 8例脑肿瘤随机分组为试验组和对照组 ,试验组 30例 ,对照组 2 8例。肿瘤涉及第一运动区 (PMA) 18例 ;运动前区 (PM) 18例 ;第一运动感觉区 (PMSA) 11例 ;第一感觉区 (PSA) 9例 ;辅助运动区 (SMA) 2例。试验组运用手运动激发模式 ,行BOLD成像定位皮质运动区 ,并与MR的导航序列影像融合 ,应用于神经导航 ;对照组采用常规MR影像导航。结果　试验组肿瘤全切率为 86 7% ,对照组为 6 0 7% ,P <0 0 5。试验组术后患侧肢体肌力为 4 3度±1 1度 ,对照组为 2 5度± 1 9度 ,P <0 0 0 1。试验组术后致瘫率为 2 3 3% ,对照组为 71 4 %。试验组远期预后Karnofsky评分 (KPS)为 88± 2 7,对照组为 6 5± 32 ,P <0 0 1。结论　应用融合BOLD影像的神经导航术 ,可实现个体化、实时、精确地定位肿瘤及毗邻的脑皮质运动区 ,提高全切率 ,降低术后致瘫率。