三维CB数学形态学在肝脏CT图像分割中的应用

提出了一种基于三维CB数学形态学的CT图像中肝脏三维交互分割方法：二值化三维医学图像后用三维CB形态学腐蚀操作,断开复杂组织与其它组织间的弱连接,并对复杂组织进行连通标记;随后提取出腐蚀后的复杂组织模板,并对此模板进行三维CB形态学扩张操作,恢复先前三维CB形态学腐蚀操作消除的部分;最后采用改进的快速三维种子填充算法分割出复杂组织。肝脏CT图像中复杂组织三维分割实验结果证明了该算法的有效性。     

基于最大方差的免疫细胞图像双阈值分割

细胞图像分割是医学图像处理的热点研究内容，论文针对传统的阚值分割方法，将最大方差阈值选择函数进行推广，获得双阈值选择函数，实现了免疫细胞图像的自动双阈值分割，并采用数学形态学方法中的开运算进行后处理，有效消除了阈值分割所带来的毛刺及噪声。实验结果表明，该方法简单、快速，分割结果令人满意。     

三维适形放射治疗颈段、胸上段食管鳞癌

 目的 评价颈段、胸上段食管鳞癌三维适形放射治疗的疗效。方法 82例颈段、胸上段食管鳞癌病例，随机分为三维适形后程加速超分割（后加速组）和常规分割（常规组）两组。常规组总剂量64 ~ 66 Gy，6.5周完成。后加速组为前3周采用常规分割，后2周采用超分割方法。结果 两组近期疗效比较无明显差异，后加速组1，2，3年局部控制率分别为68.3 %，45.0 %，45.0 %，常规组分别为52.6 %，30.1 %，27.4 %，两组比较差异无统计学意义（χ2 = 3.01，P = 0.08）；后加速组1，2，3年生存率分别为73.2 %，42.2 %，39.4 %，常规组分别为61.0 %，31.7 %，26.8 %，两组比较差异无统计学意义（χ2 = 1.46，P = 0.22）。 结论　三维适形放疗剂量分布均匀，周围正常组织受量减少，后程加速超分割放射治疗有望提高食管癌的疗效，局部肿瘤复发和未控仍是失败的主要原因，是否需要提高放射治疗剂量有待于临床进一步研究。     

鼻咽癌的三维适形放射治疗

介绍了鼻咽癌三维适形放射治疗的一般概念，以及鼻咽癌二维放射治疗的缺陷和三维适形放射治疗的可能优势；几种靶区的划定方法，并阐述了几种设计和实施鼻咽癌三维适形放射治疗的方法和步骤。通过剂量学和临床治疗结果的比较，展示出三维适形放射治疗在提高鼻咽癌局部区域控制率和保护正常组织器官方面比传统二维放射治疗有着明显的优势，同时也提出进行三维适形放射治疗时存在的一些问题。     

肝癌放疗应采用何种分割剂量?

朱小东、梁世雄等医生在《中华放射肿瘤学杂志》2005年第14卷第6期第476页发表了“原发性肝癌伴门静脉癌栓的大分割三维适形放疗效果分析”一文，结论是大分割三维适形放疗原发性肝癌门脉癌栓有一定疗效，今后将进一步扩大病例数。我对肝癌施以低分割放疗持有异议，因为其放射性肝炎发生率高达32％，由此导致的死亡率相当高。肝细胞癌的α/β值〉11Gy，而正常肝细胞的α/β值为1～2Cy。肝癌放疗究竟用低分割好，还是常规分割好？如果用LQ模式{BED=nd^（1＋d/（α/β）}将6Gy／次X9次的低分割转化为常规分割剂量，即可计算出，当α/β值介于1～2Gy时，正常肝组织受量相当于常规分割剂量的108～126Gy；而α/β值介于12～16Gy（相当于肝细胞癌）时，肿瘤组织受量仅66．0—69．4Gy。也就是低分割放疗对正常肝组织的损伤重于对肿瘤的杀伤。实际上临床观察的情况也是这样，详见表1～3。     

基于形态学多尺度修正的脑水肿区域分割

脑CT图像组织结构较为复杂且灰度不均匀,直接采用分水岭分割会导致较严重的过分割,采用阈值标记控制的分水岭分割通过限定可分割区域,可以较好地减轻过分割,但容易出现目标标记不准确的问题。为此提出了一种基于形态学多尺度修正的标记控制分水岭分割方法,首先对原始图像进行线性拉伸和指数增强,提高水肿与正常区域的对比度;然后在形态学梯度图像基础上,根据不同像素梯度值确定结构元素的大小,对图像进行形态学多尺度修正,以消除局部极小区域,保证修正过程中目标轮廓不发生较大偏移;最后采用标记控制的分水岭变换对图像进行分割。实验结果表明,该方法可对脑部水肿区域进行较精确的分割。     

基于Canny算法与几何性质的三维人脸分割方法

三维人脸分割技术具有重要的实用意义,其结果直接影响到后续的配准、识别等处理结果的精度。本文采用映射图像边缘检测技术、曲面空间几何性质以及人脸生理特性相结合的方法进行三维人脸分割,取得了较好的效果。在实际三维人脸数据库上的实验结果证明了本文的有效性和高效性。     

显微三维分析软件设计与开发

论述了显微三维分析软件系统的组织结构和程序流程; 针对因离焦光线的干扰而产生的模糊光学断层图像序列, 基于断层内相邻像素和断层间相邻像素的相关信息, 采用改进的最大期望算法对光学断层图像序列进行去模糊处理; 对去模糊处理后的三维光学断层图像序列, 介绍了一种基于表面点绘制的三维数据场表面重建反走样方法, 加快了重建速度, 同时具有较好的显示效果; 三维体绘制时, 提出了多维半自动阻光度转换函数解决方案, 清晰地显示出了物体内部的细节变化; 采用基于体素的方法计算重建后的物体的表面积和体积; 通过三维分割和标记算法, 实现了在三维空间内选择感兴趣目标的操作。     

EP方案联合放疗治疗局限期小细胞肺癌的临床研究

目的研究EP方案联合三维适形及加速超分割放疗治疗48例局限期小细胞肺癌的疗效及不良反应。方法化疗采用EP方案，即VP-16＋DDP；放疗采用加速超分割即每周5天，每日两次，每次1．5Gy，总剂量54Gy／36F。同时采用三维适形技术。放疗在化疔的第1个疗程中第1、2周内开始。结果治疗过程中放射性肺炎发生率48％，其中Ⅲ级为4％；急性放射性食管炎发生率为：75％，Ⅲ～Ⅳ级为13％；骨髓抑制发生率为69％，Ⅲ～Ⅳ级为21％；1、2年生存率分别为88％、57％；1、2年局控率分别为89％、81％。结论EP方案联合三维适形及加速超分割放疗治疗局限期小细胞肺癌，可获得较高的局控率和生存率，而不良反应不大，可耐受，2年以上生存率有待进一步观察。     

食管癌三维适形放射治疗

三维适形放射治疗是目前我国临床运用广泛的精确放射治疗方式之一，尤其近10年来，三维适形放射治疗在提高局控率和生存率方面取得了长足进步。本文对近5年来国内多家医院食管癌三维适形放射治疗方法进行综述，介绍目前食管癌三维适形放射治疗在剂量以及分割方式、适应症选择以及并发症控制、单一的三维适形放射治疗以及多种治疗手段的综合运用上存在不同的见解。     

3D打印非共面模板辅助CT引导放射性粒子植入治疗胸部恶性肿瘤剂量学评估

目的 对比3D打印模板辅助放射性粒子植入治疗胸部恶性肿瘤的术前、术后计划的剂量学结果,探讨该技术对放射性粒子植入治疗精确性的影响。 方法 2016年接受3D打印模板辅助CT引导放射性 ¹²⁵I粒子植入胸部肿瘤患者共 21例,处方剂量 110~180 Gy。患者行术前计划设计、个体化模板制作、穿刺及植入粒子,术后实际剂量学结果与术前计划进行比较,评估参数包括GTV的 D₉₀、MPD、V₁₀₀、V₁₅₀、CI、EI、HI以及脊髓和胸主动脉 D_2cc、患侧肺 D_mean和 V₂₀。采用Wilcoxon非参数相关样本检验。 结果 设计并制作3D打印模板共21块。入组患者GTV平均体积为77.1 cm³,平均植入粒子68颗,术后GTV平均 D₉₀为147.3 Gy。各剂量学参数术后较术前略有变化,但差异均无统计学意义(P>0.05)。 结论 3D打印模板技术应用于胸部肿瘤的放射性粒子植入定位准确,术后与术前计划的剂量学一致性良好,提示3D打印模板应用于该部位有良好的治疗精确性。     

一种基于立体像对稠密匹配的三维重建方法

为了提高三维重建的性能,提出了一种新的基于立体像对稠密匹配的三维重建方法。该方法首先采用SIFT算法提取立体像对的特征点,并通过特征点的相似性判定进行特征匹配,然后从中选取种子点,并对种子点进行区域传播稠密匹配,再用对称对极点距离法消除误匹配得到精确匹配点对,然后利用摄像机矩阵计算出对应点的空间三维坐标,最后通过三角剖分和纹理渲染重建出三维模型。真实图像实验结果表明,这种重建方法显著优化了现有的基于稠密匹配算法的三维重建,且其效率和精度远远优于传统的基于稀疏匹配的重建方法。     

改进的三维可视化用光线投射算法

把图像处理、光线投射与包围体技术有机结合，提出了一种提高成像质量和速度的三维可视化新方法。该方法利用物体空间的包围体算法来减少追踪光线的数量，加快了绘制速度。通过实际的医学胸部CT图像的三维重建实验，取得了较好的三维显示效果和速度，验证了改进的光线投射算法对胸部CT图像的快速三维可视化问题的有效性。     

三维形体任意剖面轮廓线的提取方法

提出了一种快速提取由多个断层轮廓线组成的三维形体任意方向剖面轮廓线的方法。该方法首先对这些断层轮廓线进行插值、排序和旋转处理,然后用虚拟平面从任意给定方向和位置剖切由这些轮廓线构成的三维形体,根据切面与各个断层轮廓线的交点,直接提取出切面轮廓线,避免了三维重建运算和大量的求交运算,加快了处理速度,实现了三维形体中任意剖面轮廓线的快速投影显示。实验证明,该方法快速、有效。     

二维最大类间方差阈值分割的快速迭代算法

传统的二维Otsu阈值分割算法采用穷举搜索法搜寻最佳阈值向量。与此不同,本文提出了一种二维最大类间方差阈值分割的快速迭代算法,用迭代的思想解决原始二维Otsu方法计算复杂、实时性差的问题。文中导出了迭代算法的公式,给出了算法流程。实验结果表明,与二维Otsu原始算法及其他两种快速算法相比较,本文提出的二维Otsu快速迭代算法分割结果准确,实现简单,其运行时间仅为原始算法的0.4%左右,大大减少了计算量和存储空间,是一种快速有效且实时性好的图像阈值分割算法。     

Validation of Segmented Brain Tumor from MRI Images Using 3D Printingthe

Background: Early diagnosis of a brain tumor is important for improving the treatment possibilities. Manually segmenting the tumor from the volumetric data is time-consuming, and the visualization of the tumor is rather challenging. Methods: This paper proposes a user-guided brain tumour segmentation from MRI (Magnetic Resonance Imaging) images developed using Medical Imaging Interaction Toolkit (MITK) and printing the segmented object using the 3D printer for tumour quantification. The proposed method includes segmenting the tumour interactively using connected threshold method, then printing the physical object from the segmented volume of interest. Then the distance between two voxels was measured using electronic callipers on the 3D volume in a specific direction. And next, the same distance was measured in the same direction on the 3D printed object. Results: The technique was tested with n=5 samples (20 readings) of brain MRI images from RIDER Neuro MRI dataset of National Cancer Institute. MITK provides various tools that enable image visualization, registration, and contouring. We were able to achieve the same measurements using both the approaches and this has been tested statistically with paired t-test method. Through this and the observer’s opinion, the accuracy of the segmentation was proved. Conclusion: When the difference in measurement of tumor volume through the electronic calipers and with 3D printed object equates to zero, proves that the segmentation technique is accurate. This helps to delineate the tumor more accurately during radio therapy.     

三维医学影像诊断工作站-3dmed

本文介绍了一个我们自主开发的三维医学影像诊断工作站.系统运行于Windows NT/2000/98环境,主要包括数据接口、图像预处理、切片重组、三维重建、三维显示、虚拟内窥镜等功能.可广泛用于CT、MRI等医学图像的处理与分析,辅助医生进行临床诊断,具有很好的应用前景.     

工业过程断层图像的三维动态可视化

提出了一种针对工业过程断层图像的三维动态可视化方法,可用于对工业过程的辅助监控。该方法采用基于光线投射的体可视化技术,已在MITK(Medical Imaging ToolKit,一个用于医学影像处理与分析的C++类库)中实现。该方法使用不同的颜色和阻光度系数来区分反应容器或管道中的不同物质,从而为容器或管道中不同物质的混合反应过程提供一个动态的显示。实验结果证明该方法是可行的,并且其性能也是可接受的,若再辅之以体绘制算法的硬件加速,该方法可用于实时的工业断层成像系统中。     

经阴道3D打印个体化模板在宫颈癌后装治疗中的应用价值研究

目的 介绍一种经阴道3D打印后装腔内联合插植治疗个体化模板设计方法,比较该方法和徒手插植方法的剂量学和操作安全性差异。方法 研究选取40例行¹⁹²Ir高剂量率腔内联合插植后装治疗计划。实验组为20例使用经阴道3D后装个体化模板设计方法,用基于CT影像的预计划方法设计插植针路径,用3D打印技术创建个体化模板实体和插植针路径,最后在CT引导下置入模板。对照组选取20例腔内联合徒手插植治疗计划,徒手插植方法不做预计划并且插植针方向由操作医生经验决定。结果 两组计划HR-CTV的分次D90相近,实验组正常组织D2cm³的剂量有较显著改善,且肿瘤靶区内高剂量区体积和剂量适形性指数均有改善。实验组共使用273次插植针,脱靶次数为1次,未出现插植针刺穿正常组织事件。对照组共使用203次插植针,脱靶次数4次,且观察到3次刺穿正常组织事件。结论 3D打印后装腔内联合插植治疗个体化模板方法对比徒手插植方法有剂量学优势,并且操作更安全,实际治疗可达到预计划剂量设计要求。