不同模态颅脑断层影像重建后模型的配准与融合

探讨不同模态影像重建后模型进行配准和融合,为颅脑手术导航中患者的颅脑重要结构可视化方法奠定基础。通过获得并建立不同模态的颅脑数据集,利用3D—DOCTOR4．0对MR冠状位断层数据集中的白质,MR轴位断层数据集中的灰质和脑室分别进行“Trainingarea”和阈值分割,并对分割后的结构进行人工校正。利用Mimics8．01软件对CT轴位断层数据集中的颅骨进行自动阈值分割。分别对上述分割后的结构进行三维重建,并将三维重建数据导入到Mimics软件中进行模型配准和融合。在计算机中对融合后的三维结构进行任意角度的观察和体视学测量。结果重建出数字人颅骨、脑灰质、白质和脑室系统,融合结果显示颅腔内脑结构空间分布正常,内部白质和脑室空间位置融合良好。由此得出：根据不同模态颅脑影像中解剖结构的特点,可以分别进行三维重建,并对重建后的模型进行配准与融合。     

2D／3D影像配准在鼻咽癌放疗中的应用

目的：研究2D/3D像配准方法对鼻咽癌放疗中计划靶区PTV外扩距离的影响。方法应用OBI （On Board Image,OBI）系统获取2D影像（kV图像和PV图像）和3D影像（CBCT图像）,将获取的2D和3D影像分别经DRR配准系统和模拟定位CT进行图像配准,确定前后、头脚、左右3个方向上的摆位误差,再由2种PTV外扩公式计算3个方向上的PTV外扩距离。结果2D和3D影像配准的PTV外扩值有所不同。kV,PV,CBCT三者配准误差相互比较P〉0.05,无统计学意义。结论kV图像和PV图像和CBCT图像都能很好地验证照射野位置。CBCT图像可以分析三维方向的影像误差,降低了2D图像影像重叠产生的摆位误差的影响。     

CT图像配准算法的研究与实现

将CT片图像准确地配准,是连续CT断层图像三维重建的重要步骤.它直接影响着重建结果和参数计算的准确性.本文针对常规配准算法的不足,提出了一种新的匹配点对位的配准算法.这样不仅简化了配准算法,还提高了精度和效率.对此进行了相关的实验,得到了较好的效果.     

基于图像分割的MRI、CT脑图像自动配准的探讨

图像配准是图像融合等医学图像处理过程的关键技术,本文探讨的CT与MRI脑图像配准方法,采用自动分割两种图像的颅骨区域及用数学形态学方法修正,以此区域进行匹配.研究结果表明,该方法对原始图像的质量要求较低,其预处理过程可有效地提高搜索效率.     

PET/CT胸腹部图像配准算法及系统设计

本文主要从多层次变换和多层次优化策略两个方面对胸腹部联合扫描得到的PET/CT图像进行配准算法研究,重点在于校正因呼吸运动引起的图像形变和误配准,并在此基础上基于医学图像处理软件包（ITK）、可视化工具包（VTK）和面向对象开发框架（QT）设计并实现了一个交互性强、用户界面友好的医学图像配准系统。实验结果表明,本文提出的弹性配准算法能够对PET图像的形变和误配准进行校正,在准确性上比仅使用单一变换和单一优化的方法有较大改进。     

基于Demons算法的MR图像与病理切片的非刚性配准

目的:采用Demons算法实现脑胶质瘤MR图像与病理切片图像的非刚性配准。方法:采用Demons算法,加入局部结构张量信息,构建能量函数以获得新的形变向量,最后通过迭代实现MR图像与病理切片图像的配准。结果:配准后病理图像的肿瘤轮廓与MR图像基本吻合。结论:Demons算法可实现脑胶质瘤MR图像与病理切片的非刚性配准,配准后两幅图像的肿瘤大小信息基本达到一致,可为进一步的模型构建提供参考。     

基于4D—CT和变形图像配准获取肺通气功能的三维分布

目的获取基于4D—CT和变形图像配准方法,建立肺通气功能的三维分布阿像。方法在患者自由呼吸状态下进行肺部4D—CT图像采集和重建;用B样条三维变形配准算法,对4D—CT中不同相位的两个CT图像系列进行配准,获得三维变形场文件,再将该文件转换为雅可比行列式矩阵,根据其物理含义进行量化分析,得到任意横断面的通气分布图像。将此图像伪彩化后与CT图像融合,再进行任意冠状面、矢状面重建,从而得到直观的横断面、冠状面、矢状面三维方向的通气功能分布。将自动勾画并计算出的不同功能肺的体积,与吸气末和呼气末肺体积之差进行相关分析。结果实现了快速获得直观的肺通气功能的三维分布。结果表明,不同功能肺体积与呼吸过程中肺体积的最大变化显著相关（P〈0．05）。结论基于4D—CT和变形图像配准来获取肺通气功能的i维分布图像简便、快捷,具有可行性。     

基于不同解剖结构的锥形束CT图像配准在肺癌放射治疗中的研究

目的:探讨在肺癌患者放疗中选用不同解剖结构进行图像配准对结果的影响,为肺癌图像引导放射治疗图像配准时解剖结构的优化选择提供依据。方法:选择2021年6月至2022年8月就诊于承德市中心医院行胸部放射治疗的肺癌患者43例,所有患者均使用图像引导下的调强放射治疗。其中29例中央型肺癌患者以胸椎、胸骨、气管、气管隆突、肿瘤作为解剖结构,另外14例周围型肺癌患者以胸椎、肿瘤、患侧肋骨、肿瘤联合附近肋骨为解剖结构,均采用自动加手动配准方法将治疗前首次锥形束CT图像与定位CT图像进行离线配准,分别记录X(左右)、Y(头脚)、Z(前后)3个方向的误差值,并将肿瘤组为对照组配准得出的误差值与其余各组进行对比,分析误差产生的原因。结果:在中央型肺癌中,各个解剖结构的误差值,以肿瘤组误差最小,其次依次为气管隆突组、胸椎组、气管组,胸骨组误差值最大。单因素方差分析结果示：差异性主要体现在Y、Z轴上(F=3.329,P=0.012;F=0.033,P=0.022)。进一步统计分析发现,Y、Z轴间差异性主要体现在胸骨组与肿瘤组之间。在周围型肺癌中,误差值按照升序排列依次为：肿瘤联合附近肋骨、患侧肋骨、胸椎、肿瘤...     

基于小波变换的多分辨率CT/MRI图像配准

本文以仿射模型为基础将区域配准问题转化成优化问题,然后给出小波金字塔分解用于配准的一般框架,并与常规金字塔分解法进行了分析比较;针对配准过程的多变量非线性优化问题,结合混沌理论和遗传算法提出了改进的全局优化的混沌遗传算法.这种算法将混沌序列嵌入标准遗传算法,对标准遗传算法的个体进行混沌化处理,利用混沌的遍历特性来改进遗传算法的鲁棒性.     

基于“9点3面”配准方案的CT和MRI异机二维图像融合研究

目的尝试一种基于体表定位的二维图像配准方法,实现MRI和CT异机图像的精确融合。方法输入MRI和CT原始数据后采用数字化格式转换,设计＂9点3面＂立体定位法进行配准,在实时工作站Mimics按照信息交互自动融合模式,通过讯号叠加技术完成图像融合。结果以肺癌患者的头、膝为实例交叉试验MRI和CT二维图像的异机融合,生成了分辨头部软硬组织同时呈现膝部病变性质和位置的互补影像,快捷而清晰。结论这种异机融合手段是对这一目前空缺技术的补充,同时,这一实验也将为医学成像厂家进一步研制MRI和CT同机融合设备提供经验借鉴。     

基于薄层CT影像的3D虚拟重建及打印技术在“网络云+双轨”教学中的应用研究

目的 探索基于薄层CT影像的3D虚拟重建及打印技术在“网络云+双轨”教学中的应用前景。方法 选取2021年4月至2022年4月期间在空军军医大学第二附属医院见习的医学学员共120名作为研究对象,分为试验组和对照组各60名。试验组采用3D虚拟重建及打印技术辅助的“网络云+双轨”教学;对照组采用“网络云+双轨”教学。经过6个月学习后,通过闭卷考试、技能操作、演讲答辩和问卷调查4种方式比较教学效果。采用SPSS 23.0进行t检验和卡方检验。结果 试验组在出科考试中,理论知识考核（84.25±5.53）分、操作技能考核（87.68±5.72）分,均优于对照组的（79.43±6.69）分、（82.97±5.32）分,差异有统计学意义（P<0.001）。试验组在演讲[（44.90±2.56）分]与答辩[（45.83±2.62）分]两个环节中的成绩均高于对照组的（41.88±2.71）分、（43.85±2.56）分,差异有统计学意义（P<0.001）。在调查问卷中,试验组见习学员的实践能力、主动学习能力、表达能力和实习积极性的评分均显著高于对照组（P<0.001）,获取信息能力的评分高于对照组,差异均有统计学意义（P<0.001）。结论 3D虚拟重建及打印技术辅助下的“网络云+双轨”教学可显著提升学员的客观学习效果与主观学习能动性,具有较高的教学应用与推广价值。     

CBCT引导下对三维治疗床与六维治疗床配准放疗摆位误差的研究

目的 利用锥形束CT图像引导三维放射治疗床与六维放射治疗床配准精度,并分析其放疗摆位误差,为临床使用三维放射治疗床的放疗流程管理提供参考。方法 选取50例鼻咽癌患者、49例食管癌患者和25例直肠癌患者治疗前的锥形束CT图像为研究对象,在离线配准下设置相同的感兴趣区域,分别选择三维放射治疗床的线性方向和六维放射治疗床的线性与旋转方向进行骨性配准,分析配准后产生的摆位误差。结果 鼻咽癌与直肠癌患者分别采用秩和检验与方差齐性独立样本检验,升降（Vertical,Vrt）方向与左右（Lateral,Lat）方向差异均有统计学意义（P<0.05）,进出（Longitudinal,Lng）方向差异无统计学意义（P>0.05）;食管癌患者采用秩和检验,Vrt方向上差异有统计学意义（P<0.05）,在Lng和Lat方向上差异均无统计学意义（P>0.05）。3个部位的Lng方向上差异均无统计学意义（P>0.05）。鼻咽癌、直肠癌、食管癌3种病例患者在线性方向的容差值分别为3、5、5 mm时,其中2、4、4 mm容差范围的数量占比较大;在平移方向,2种配准方式的摆位误差基本都...     

基于三维CT支气管血管成像的3D打印技术在胸外科规范化培训中的应用

目的:分析基于三维CT支气管血管成像(3D-CTBA)的3D打印技术在胸外科规培的应用效果。方法:68名规培学员随机分为两组,分别接受常规的规培教学和基于3D打印技术的规培教学。规培结束后比较两组规培学员的临床综合能力以及对教学模式的满意度。结果:与对照组相比,实验组学员对胸外科的临床综合能力更强,对新规培模式的满意度更高。结论:基于3D-CTBA的3D打印技术在胸外科规培中切实可用,值得推广。     

维生素D3对实验性自身免疫性甲状腺炎Th1/Th2细胞平衡和MCP-1/CCR2信号的影响

目的:探讨维生素D3对实验性自身免疫性甲状腺炎大鼠炎症、辅助性T细胞1/辅助性T细胞2(helper T cell 1/helper T cell 2,Th1/Th2)及单核细胞趋化蛋白1/细胞表面趋化因子受体2(monocyte chemoattractant protein-1/cell surface chemokine receptor 2,MCP-1/CCR2)信号的影响.方法:将Lewis大鼠按随机数字表法分为对照组(n=10)、模型组(n=15)和治疗组(n=15),采用免疫猪甲状腺球蛋白(porcine thyroglobulin,pTG)诱导建立实验性自身免疫性甲状腺炎(experimental autoimmune thyroiditis,EAT)大鼠模型,治疗组按照每只5 mg/kg的剂量腹腔注射1,25-二羟维生素D3[1,25-(OH)2D3],隔天1次,共用4周,其余2组均给予等体积生理盐水.采用苏木素-伊红(hematoxylin-eosin stain,HE)染色观察大鼠甲状腺组织形态学变化;酶联免疫吸附法(enzyme-linked immunosorbentassay,ELISA)检测血清中促甲状腺激素(thyroid stimulating hormone,TSH)、自身抗体抗甲状腺球蛋白抗体(anti-thyroglobulin antibody,TGAb)、甲状腺过氧化物酶抗体(anti-thyroid peroxidase antibody,TPOAb)及细胞因子干扰素-γ(interferon,IFN-γy)、白细胞介素-12(interleukin-12,IL-12)、白细胞介素-4 (interleukin-4,IL-4)、白细胞介素-10 (inter-leukin-10,IL-10),逐步线性回归分析TSH与自身抗体、细胞因子的关系;免疫组织化学检测甲状腺组织中的NF-κB p65;Western blot检测甲状腺组织中MCP-1/CCR2信号轴.结果:模型组甲状腺滤泡结构破坏、炎性细胞浸润,治疗组甲状腺病理变化明显改善并趋向于对照组.治疗组TSH、TGAb、TPOAb水平与模型组相比均明显降低(t=4.000、2.603、5.279,P=0.000、0.015、0.000),但仍明显高于对照组(t=2.400、2.216、7.392,P=0.025、0.037、0.000).与模型组相比,治疗组IL-4、IL-10水平明显升高(t=3.522、2.432,P=0.001、0.022),IFN-γ、IL-12水平及IFN-γ/IL-4、IL-12/IL-10比值明显降低(t=2.940、4.700、5.416、8.178,P=0.007、0.000、0.000、0.000),均趋向于对照组水平.逐步回归分析结果显示,TSH与TGAb、TPOAb、IFN-γ、IL-12均呈正相关,与IL-4和IL-10呈负相关(r=0.872、0.868、0.731、0.706、-0.557、-0.236,均P＜0.001),其中TGAb、TPOAb和IL-12对TSH的影响最明显.与模型组比较,治疗组大鼠甲状腺组织中的NF-κB p65、MCP-1及CCR2水平均下降,差异具有统计学意义(t=2.432、2.267、5.143,P=0.000、0.031、0.000).结论:维生素D3可能是通过抑制NF-κB通路以下调Th1型细胞因子、上调Th2型细胞因子进而降低Th1/Th2比值,还可能是通过抑制MCP-1/CCR2信号轴,最终减轻EAT大鼠甲状腺炎,改善甲状腺功能,抑制甲状腺抗体生成,保护甲状腺.     

基于5G技术及4K/3D手术系统的显微外科远程手术会诊平台的设计及实践

目的 搭建基于4K/3D手术系统的远程手术会诊平台,评价5G通信技术支撑下4K分辨率3D样式画面在显微外科远程手术会诊中的应用效果。方法 设计基于“端云端”的系统软硬件架构,依托国产4K/3D显微手术成像系统,实现术野的双视点光场采集、智能图像处理、硬件3D交织、低延时网络传输和超高清立体显示。将该系统应用于侧颅底疑难病例的远程手术会诊,从4K/3D视频传输延时、峰值信噪比（Peak Signal to Noise Ratio,PSNR）、结构相似性（Structural Similarity Index Measure,SSIM）、画质及舒适度等方面评价该平台的效能。结果 在非专用5G组网方案下,手术会诊平台的4K/3D视频传输延时1.18 s;评价视频传输质量的客观指标PSNR和SSIM显示4K/3D视频传输前后的视觉差异和结构差异小。27名医生针对8段手术视频片段的问卷调查结果显示,视频传输后画质无改变或改变轻微不影响观看的样本占比为89.35%,96.30%的医生认为远程传输后的4K/3D视频足以支撑显微外科远程手术指导。结论 4K/3D显微手术成像系统产出的超高清立体视频经5...     

弥漫大B细胞淋巴瘤患者25-羟维生素D3、Th1/Th2、HMGB1水平与化疗后感染的关系

目的：探究弥漫大B细胞淋巴瘤(DLBCL)患者25-羟维生素D3[25(OH)D3]、Th1/Th2、高迁移率族蛋白B1(HMGB1)水平与化疗后感染的关系。方法：弥漫大B细胞淋巴瘤患者100例,根据化疗后感染与否分为感染组45例和非感染组55例。比较两组25(OH)D3、Th1/Th2、HMGB1水平,分析25(OH)D3、Th1/Th2、HMGB1与患者化疗后感染的关系,比较不同感染程度患者25(OH)D3、Th1/Th2、HMGB1、白细胞计数(WBC)、高敏C反应蛋白(hs-CRP)水平,分析25(OH)D3、Th1/Th2、HMGB1水平与WBC、hs-CRP相关性,绘制受试者工作特征(ROC)曲线,评价25(OH)D3、Th1/Th2、HMGB1对DLBCL患者化疗后感染程度的预测价值。结果：感染组25(OH)D3、Th1/Th2分别为8.79±2.14 ng/mL和1.69±0.53,低于非感染组的14.32±4.25 ng/mL和2.74±0.82,感染组HMGB1为82.37±25.79 ng/mL,高于非感染组的58.69±15.47 ng/mL,差异均有统计学意义...