三维血管造影数据的分割

血管疾病是严重危害公众健康的主要疾病之一。随着成像技术的发展,X射线血管造影(XRA)、磁共振血管造影(MRA)、计算机断层扫描血管造影(CTA)已经成为目前大多数医院主要采用的诊断成像设备,已能获取更大的图像尺寸、容积和更高空间、时间分辨率,这迫切需要血管疾病的自动化诊断技术应用于临床。对于一定尺寸和复杂度的血管造影获取物(数据),分割是对数据集进行可视化、诊断和血管病理学量化的关键,并且依然是一项富有挑战性的任务。文章主要①针对CTA和MRA,从血管图像的获取、预处理、血管提取三个方面对当前血管分割技术进行总结和比较;②对临床血管病理和特异性问题进行概括。综合比较各种血管分割技术,并从血管病理辅助角度讨论冠状动脉分割问题;集中讨论和强调了血管成像、分析方法、解决目标方面发展的趋势和主流。目的在于概括该领域的现状及可能的发展方向。     

基于Mean Shift的三维医学图像交互式分割方法

目的：提出一种新的三维医学图像交互式分割方法,利用Mean Shift算法将空间域与特征域相结合的高维计算优势,直接对图像的三维空间分布信息进行处理,同时采用人工与计算机相结合的交互式分割方法在医学图像序列上分割出感兴趣区域。方法：通常将Mean Shift方法用于图像分割都需要对整幅图像中的所有像素点进行大量的迭代计算,这样使得分割效率很低。而本文基于交互式分割算法原理,通过在感兴趣区域人工设定一个或少数几个初始点,利用人工给出的先验信息只需对感兴趣区域进行Mean Shift的自适应迭代计算和处理,不仅可以克服上述缺陷,还能得到较为精确的分割结果。结果：本文根据该方法进行了实验,从肺部图像序列中准确地分割出了三维的肺结节区域,从时间上和准确度上均能满足临床需求。结论：实验结果证明该交互式分割方法是一种非常有效的三维医学图像分割方法。本文的方法可以同时联合灰度域和空间域特征实现分割,而且它基于所选择的分割特征还具有任意多维空间联合分割的潜力,不失为一种深有发展前景的三维交互式分割方法。     

基于高精度断层图片数据集的大鼠动脉血管重建

目的基于微米级大鼠断层图片数据集,建立高精度的大鼠动脉血管的三维模型,为各种监测鼠血管组织形态变化的试验提供客观依据。方法采用一套高分辨率大鼠断层切片图像数据集,使用半自动交互方法对动脉血管进行分割,使用改进的移动立方体(marching cube,MC)算法,在一台IBM图形工作站上对80 GByte大小的血管图片数据集进行重建。结果建立了完整的高精度大鼠动脉血管的三维表面模型,能显示出0.4mm大小的微细血管。结论该大鼠动脉血管三维模型可以为观测试验鼠血管组织形态变化提供一个立体的空间比较标准。     

数字化大鼠动脉血管系统三维模型的建立

采用含造影剂及显色剂的填充剂对成年SD大鼠动脉血管系统进行灌注,并借助数字X射线成像设备对灌注效果进行实时监测,通过断层解剖成像系统获取切削间距为100 μm的二维断面解剖数据集(图像分辨率为4917×3446×24 bit,共1 464张),最后利用Visual C 结合可视化工具包编程实现数据集的动脉分割及三维可视化,得到数字化SD大鼠动脉血管系统的三维模型.该模型能提供大鼠动脉血管系统的空间结构信息,为实验大鼠血管系统的研究提供了更为准确可靠的形态学参考.     

基于改进模糊连接度的CT图像肝脏血管三维分割方法

解决传统模糊连接度难以较好分割CT图像肝血管、需要多个种子点和较耗时等问题。改进传统模糊连接度分割算法:对最新的Jerman血管增强算法进行改进;将改进的血管增强响应引入模糊亲和度函数;使用Otsu多阈值算法代替置信连接度,进行模糊连接度算法的初始化。预处理包括自适应S型非线性灰度映射和各向同性插值采样;随后,执行改进的Jerman血管增强算法;再将其增强响应引入模糊亲和度函数,同时利用Otsu多阈值算法统计前景目标信息,对模糊连接度进行初始化;最终,结合单一种子点实现三维肝脏血管的自动分割。选用内含20例CT的公开数据集,定量评估改进的血管增强算法和模糊连接度分割算法。评价标准主要包括对比度噪声比、准确性、敏感性和特异性。该血管增强算法的平均对比度噪声比为8.43 dB,优于传统血管增强算法。该血管分割算法的准确性达98.11%,优于基于置信连接度的传统模糊连接度分割算法、区域生长算法和水平集分割算法。此外,在分割算法的耗时方面,该算法也具有明显优势。提出的三维分割方法能有效解决传统模糊连接度分割CT影像中肝血管结构的不足,可提升分割精度和效率。     

结合管状特征的胆囊动脉血管分割及Calot三角三维成像

目的 探讨结合血管管状特征的胆囊动脉血管分割方法以及三维可视化胆囊三角（Calot三角）的可行性.方法 采集13例患者多层螺旋CT扫描图像,利用结合血管管状特征的三维区域生长算法,分割出胆囊动脉及与其相连的动脉血管,通过自主研发的三维重建软件CalotShow 1.0对所采集数据进行三维可视化研究.结果该方法能有效分割胆囊动脉,获得直观的Calot三角三维可视化模型.结论利用结合管状特征的胆囊动脉血管分割方法以及CalotShow1.0三维重建软件,能够准确显示胆囊动脉与Calot三角毗邻关系和空间构象.     

结合脑图谱和水平集的MR图像分割的研究

本文利用脑图谱的先验知识并结合水平集等算法实现对脑MR图像的初步分割。主要步骤：（1）选取数字脑图谱，对图谱进行预处理；（2）实现图谱与脑MR图像的配准；（3）利用图谱提供的轮廓信息对水平集算法进行初始化，完成颅骨和脑脊液的提取以及脑白质和脑灰质的分割。实验结果表明，利用脑图谱提供的信息可有效解决水平集算法初始化问题，缩小求解空间，减少迭代次数，该方法具有较好的鲁棒性。     

多排螺旋CT低剂量扫描高分辨率重建在新型冠状病毒肺炎筛查中的应用

目的:探讨多排螺旋CT（MDCT）低剂量扫描高分辨率重建在新型冠状病毒肺炎（COVID-19）筛查中的应用价值。方法:选取2020年2月1日~3月1日间就诊的66例疑似COVID-19肺炎患者作为研究对象,将66例患者随机平均分为2组,分别实施胸部常规剂量CT扫描（n=33, 120 kV, 300 mAs）和胸部低剂量CT扫描（n=33,100 kV,70 mAs）,其中常规剂量组采用512×512矩阵,低剂量组采用1 024×1 024矩阵。同时对胸部低剂量组用4种不同权重的迭代算法进行处理（30%、50%、70%、90%）,对比两种检查模式的辐射剂量和图像质量。结果:低剂量组的有效辐射剂量为（1.81±0.14） mSV,与常规剂量组（6.83±0.68） mSV相比降低73.5%（P<0.05）;采用1 024大矩阵、90%权重迭代算法的低剂量组图像的CNR、SNR均略低于采用512常规矩阵、90%权重迭代算法的常规剂量组,但差异无统计学意义（SNR:5.11±0.75 vs 5.38±0.41,CNR:5.37±0.33 vs 5.44±0.51, P>0.05）;低剂量组患者的肺窗、纵膈窗图像质量主观评分低于常规剂量组,但差异无统计学意义（肺窗:3.30±0.72 vs 3.39±0.78;纵膈窗:3.15±0.90 vs 3.36±0.82, P>0.05）。结论:使用MDCT进行胸部低剂量扫描,同时采用高分辨率重建技术及90%权重迭代算法可用于COVID-19肺炎筛查,可在保证图像质量的前提下显著降低患者所受辐射剂量。     

基于分块的肺4D-CT图像超分辨率重建

肺4D-CT在肺癌的治疗中,对于准确定位肿瘤靶区、实现个体化精确放疗具有重要的应用价值。由于放射剂量的限制,使得肺4D-CT图像分辨率较低。提出一种基于图像分块的超分辨率重建技术,提升肺4D-CT图像的分辨率。首先,将图像分解为一系列重叠图像块;其次,利用Active Demons配准算法,自适应选取若干幅与目标图像块对应结构相似的其他相位图像块,并估计出它们之间的运动变形场;而后,采用迭代反投影(IBP)算法,重建得到高分辨率的图像块;将得到的所有高分辨率图像块拼接后,最终输出完整的高分辨率肺4D-CT图像。利用由德克萨斯安德森肿瘤中心DIR实验室采集并开放的公共数据集评价所提出的算法,该数据集由10组肺4D-CT数据组成,每组数据包含10个相位。从每组数据中,选取不同相位图像进行实验。量化评价结果表明,所提出的方法相比反投影(BP)算法、全局迭代背投影算法,图像平均梯度显著提高(反投影算法7.65±0.44,全局迭代背投影算法7.92±0.43,本算法8.92±0.50,P<0.001)。视觉评价结果同时显示,所提出的方法能够有效消除伪影,得到结构显著增强、清晰度更高的肺4D-CT图像。     

一种磁共振脑组织及肿瘤区域的提取方法

脑成像的脑组织准确提取有助于提高研究脑部感兴趣区域的精度,脑部肿瘤图像分割的研究可用于组织三维重建、肿瘤体积计算等.本文使用磁共振图像,首先采用脑提取（brain extraction tool,BET）算法提取出脑组织区域,再利用一种信息熵自动阈值与形态学结合的方法;当提取出脑组织后,利用模糊C均值（fuzzy C-means,FCM）聚类算法对肿瘤区域进行提取,经过中值滤波等步骤,提取出脑肿瘤区域.与专家手工勾画对比,本文较好地提取出了脑肿瘤组织,从而实现了脑组织的自动分割,提高了工作效率.     

人胎盘层粘连蛋白单克隆抗体的制备与鉴定

目的获得能特异性识别人层粘连蛋白（hLN）的单克隆抗体（McAb）。方法用纯化的人层粘连蛋白（hLN）作抗原免疫Balb/C小鼠,以细胞融合、酶联免疫吸附实验（ELISA）筛选和克隆化技术获得抗hLN的杂交瘤细胞株;用生物学方法鉴定杂交瘤细胞,用免疫学方法鉴定McAb的特异性。结果获得4株稳定分泌抗人LN的杂交瘤细胞株（2A1、3B5、2C4、4D1）,培养上清的ELISA效价分别为：1∶512、1∶1024、1∶512、1∶256;腹水效价分别为：1×10^6、1×10^7、1×10^6、1×10^5;采用ELISA相加法表明2A1、4D1与3B5、2C4识别的hLN上的抗原决定簇和识别的不同,4株单抗均属实IgG。结论成功建立了4株稳定分泌抗人LNMcAb的杂交瘤细胞株,它们分别识别hLN上2个不同的抗原位点,有望作为hLN定量检测的特异性抗体。     

经鼻烟窝桡动脉穿刺行经皮冠状动脉介入治疗术的临床解剖

目的：探讨经鼻烟窝桡动脉穿刺行经皮冠状动脉介入治疗术（PCI）的解剖学基础。方法：选取34 具（68 侧）成人标本,利用游标卡尺分别测量桡动脉位桡骨茎突上5 cm 及入、出鼻烟窝处断面的外径、内径,测量鼻烟 窝桡动脉实际长度和出入点直线距离,观察桡神经浅支分型及其通过鼻烟窝的数量。结果： 距离桡骨茎突上5 cm 处桡动脉断面（SA）外径（2.82±0.35）mm、内径（1.99±0.43）mm、管壁厚度（0.42±0.14）mm ;桡动脉入 鼻烟窝处断面（SB）外径（2.50±0.35）mm、内径（1.71±0.42）mm、管壁厚度（0.39±0.13）mm ;桡动脉出 鼻烟窝处断面（SC）外径（2.23±0.38）mm、内径（1.47±0.43）mm、管壁厚度（0.38±0.13）mm。3 处断面, 桡动脉外径、内径任意2 组差异具有统计学意义,管壁厚度差异无统计学意义。同一断面、不同性别间,SB 和 SC 处外径的差异均具有统计学意义。同一断面、不同侧别之间相同项目比较差异均无统计学意义,不同侧别及 年龄组间鼻烟窝桡动脉弯曲程度比较差异无统计学意义。结论： 本研究比较了桡动脉穿刺点附近3 处断面的解剖 学特性,为提高经桡动脉PCI 的成功率提供了有力的解剖学支持。     

3D -DSA 与 3D -256 层 螺旋 CTA 在 颅内动脉瘤检查中对比研究简

目的利用数字减影血管造影（DSA）旋转三维成像（3D-DSA）与三维256层螺旋CT血管造影对比（3D-CTA）.探索其对颅内动脉瘤（AN）（尤其是直径〈3mm的微小AN）的探测能力有无进一步的提高.以及3D-CTA与3D-DSA不同技术之间的对颅内AN检出率的一致性分析。方法临床表现高度怀疑为AN或磁共振血管造影（MRA）怀疑为AN56例患者.其中男性31例,女性25例;年龄38～78岁,平均年龄49岁。全部行头颈联合3D-CTA及3D-DSA检查：由2名影像医师盲法独立判读CTA图像,由1名神经介入医师和1名介入影像医师共同判读3D-DSA图像。以3D-DSA为“金标准”,评估3D-CTA的灵敏度、特异度及不同技术之间的一致性。结果3D-DSA在56例患者中的47例共检出59个AN病灶.其余9例未发现AN。3D-CTA检出AN54个,灵敏度为93-20％～94.90％（均值94.05％）,特异度为81.8％。100.0％（均值90.9％）：对于AN病灶直径〈3mm,3D-CTA的灵敏度和特异度均值分别为86_4％和95.0％。对AN的检出.3D-CTA判读者之间及3D-CTA与3D-DSA不同技术之间一致性均为优（分别为K=0.847,均值K=0.802）：对于AN瘤体最大径的测量。3D-CTA判读者之间及3D-CTA与3D-DSA间差异均无统计学意义（P〉0.05）。结论3D-256层螺旋CTA对直径〈3mm的微小AN灵敏度和特异度均有所提高,判读者之间及与3D-DSA之间的一致性较高,可以作为疑似AN患者的首选筛查方法。两者联合可提高AN的检出率.为介入治疗AN提供可靠的影像学依据。     

基于CT图像胸主动脉夹层与正常胸主动脉内血流动力学模拟对比分析

目的通过对基于CT图像的血流动力学数值模拟获得的患有降主动脉夹层与正常胸主动脉内的血流动力学参数的比较,分析主动脉夹层内血液流动状态与动脉夹层疾病的关系,为阐明主动脉夹层疾病的发病机制提供理论依据。方法患者A为46岁男性,胸主动脉正常;患者B为33岁女性,患有通腔型降主动脉夹层,即通腔形式的DeBakeyⅢ型主动脉夹层。CT图像为DICOM格式,层间距为0.5mm,每片图像的平面分辨率为512×512,像素大小为0.5mm。应用医学图像后处理软件对通过临床获得的CT二维医学图像数据进行处理重构,得到正常和患有降主动脉夹层的胸主动脉三维立体模型并转化为可用于模拟计算的计算机辅助设计（CAD）模型。应用计算流体力学（CFD）软件模拟胸主动脉内血流情况,获得相关血流动力学参数。结果计算出胸主动脉在心动周期内不同时刻的血流动力学参数。结论在心动周期内患有动脉夹层胸主动脉内血流情况较正常胸主动脉内血流情况更为复杂,表现为管壁压力变化较大、夹层开口处出现多个漩涡等现象,表明主动脉夹层内复杂血流情况与主动脉夹层疾病的发病机制存在一定的关系。     

部分脾动脉栓塞术治疗肝硬化脾功能亢进患者的112例临床观察

目的分析与评价部分脾动脉栓塞术对肝硬化患者的各种临床影响。方法112例肝硬化合并脾功能亢进患者,其中男性71例,女性41例;年龄38～72岁,平均年龄52-3岁。采用Seldinger技术进行部分脾动脉栓塞术．观察其外周血细胞、肝功能、凝血酶原时间、白蛋白、肾功能、门静脉内径等。结果所有患者经过部分脾动脉栓塞术治疗5d后,外周血白细胞由（3．63±1．82）×10^9／L明显增高至（7．67±4．20）×10^9／L（P〈0．05）,血小板由（62．03±36．55）×109／L明显升高至（125．71±98．18）×10^9／L（P〈0．05）,凝血酶原时间由（17．68±3．44）s明显缩短至（16．68±2．92）s（P〈0．05）。肾功能中血尿素氮明显变化。血肌酐由（83．82±20．66）μmol／L明显升高至（90．54±19．15）μmol／L（P〈0．05）,4周后门静脉管径由（1．33±0．16）cm缩小至（1．16±0．16）cm（P〈0．05）,门静脉血液流速由（721．97±230．09）mL／min缩小至（492．30±174．67）mL／min（P〈0．05）。肝功能中观察了总胆红素、丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转氨酶、谷酰转肽酶等指标均无明显变化。结论部分脾动脉栓塞术对肝硬化患者不仅有缓解脾功能亢进,且能降低门静脉压,预防出血,对肝功能无明显影响。     

基于流固耦合计算机流体力学模拟分析人体主动脉弓内血液流动

目的比较分析应用弹性血管壁的流固耦合计算流体力学（CFD）方法和刚性血管壁的CFD方法模拟获得的正常主动脉弓内血流动力学参数,同时比较两种方法的优劣,为深入研究血液流动状态与动脉疾病的关系提供帮助。方法取46岁男性,胸主动脉正常CT图像,格式为Dicom,层间距为0.5mm,每片图像的平面分辨率为512×512,像素大小为0.5mm。应用医学图像后处理软件,对通过临床获得正常人体主动脉CT二维医学图像数据进行重构,得到主动脉血流及血管壁的三维立体模型并应用于模拟计算。结果在设定边界条件和初始条件的基础上,经多次迭代耦合计算,获得血管壁形变、等效应力、血流速度、壁面振荡切应力等相关血流动力学参数。结论在心动周期内弹性血管壁的主动脉内血流情况较刚性血管壁主动脉内血流情况更为复杂,管壁等效压力变化较大,血管壁的振荡切应力更高,表明弹性血管壁的流固耦合的CFD模拟更能体现真实主动脉内复杂血流情况,为深入研究血流动力学与心脑血管疾病的关系提供了一定的技术支持。     

自我效能、心理授权与自我职业生涯管理的关系

目的探索在职人员自我效能感、心理授权和自我职业生涯管理的关系。方法以唐山市380名在职人员为对象,采用一般自我效能感量表(GSES)、心理授权问卷和自我职业生涯管理问卷(ICMQ)进行调查,对数据进行描述性统计分析、相关分析和回归分析。结果①自我职业生涯管理在人口学变量性别(t=2.552)、年龄(F=3.733)、工作年限(F=6.613)上差异有统计学意义(P0.05);②相关分析表明,自我效能感、心理授权与自我职业生涯管理三者之间两两呈显著正相关(r=0.587,0.627,0.540;P0.01);③回归分析表明,自我效能感、心理授权对自我职业生涯管理有显著的预测作用(β=0.473,t=9.416,P0.001;β=0.262,t=5.216,P0.001)。结论①在职人员的自我效能感越高,心理授权越高、其自我职业生涯管理能力越强;②在职人员的自我效能感部分通过心理授权对自我职业生涯管理能力起作用。     

Cirrus OCT、Stratas OCT、HRT-Ⅱ检测糖尿病黄斑水肿的可行性分析

目的探讨蔡司第3代及第4代光学相干断层成像（OCT）和海德堡视网膜断层扫描（HRT-Ⅱ）检测糖尿病黄斑水肿（DME）的可行性。方法采用Cirrus OCT、Stratas OCT和HRT-Ⅱ对41只糖尿病视网膜病变（DR）患眼及24只正常对照眼进行黄斑容积512×128组合扫描（Cirrus OCT）、快速黄斑地形图扫描（Stratas OCT）、线性扫描（Stratas OCT）和HRT-Ⅱ检查。结果以上述4种检测方式的正常对照组95%可信区间上限分界值判断DR组患眼是否存在DME,4种检测方式的灵敏度依次为73.68%、36.84%、73.68%、73.68%,特异度依次为100.00%、100.00%、90.91%、36.36%。以荧光素眼底血管造影及眼底检查结果为＂金标准＂,绘制上述4种检测方法的接受者操作特性曲线（ROC曲线）,其ROC曲线面积依次为0.937、0.935、0.908、0.554,以ROC曲线最佳界值判断DR组患眼是否存在DME,此时其灵敏度依次为89.47%、89.47%、89.47%、36.84%,特异度依次为81.82%、81.82%、81.82%、90.91%。结论 Cirrus OCT、Stratas OCT和HRT-Ⅱ均能够量化测量DME。两种OCT能比较客观地评价DME,且在量化评价DME时,两代OCT的价值相差不大。HRT-Ⅱ检测DME仅能顾及灵敏度和特异度之一,其量化评价DME时的临床价值要劣于第3代及第4代OCT。     

急性冠脉综合征患者血小板微粒及其与IL-6的相关性研究

目的 研究急性冠脉综合征(ACS)患者血小板微粒(PMP)的数量变化及其与IL-6的相关性.方法 选取26例ACS,包括12例心肌梗塞(MI)和14例不稳定性心绞痛(UA)患者,12例稳定性心绞痛(SA)和12例健康人作为研究对象.采用流式细胞术对血浆中的PMP数量进行检测,同时采用酶联免疫吸附法(ELISA)测定血清IL-6水平.结果 4组患者PMP数量比较差异有统计学意义(F=28.05,P＜0.001).MI组[(6.82 ±2.12)×105/ml]或UA组[(6.09 ±1.44)×105/ml]的PMP数量分别与SA组[(2.34±1.33)×105/ml]比较均显著增高(均P＜0.001);MI组或UA组的PMP数量分别与正常对照组[ (2.27±1.40)×105/ml]比较均显著增高(均P＜0.001).PMP与IL-6比较差异有统计学意义(r=0.567,P＜0.001).结论 PMP可能有助于ACS患者血栓的形成和增强炎症性反应.     

颈后经硬膜囊手术入路的应用解剖学研究

目的分析颈椎硬膜囊内结构的解剖学资料,为颈后经硬膜囊手术入路提供参考依据。方法解剖15具成人尸体标本,观测颈椎硬膜囊内解剖形态结构与特征、颈神经根与相应椎间盘的关系。结果C3-C8后根所含根丝数目一般略少于相应节段前根根丝数目,但较前根粗大;各节段前、后根自脊髓相应节段的前、后外侧沟发出的角度由上往下逐渐减小;硬膜囊与脊髓横径分别在（17．03±0．51）mm-（18．17±0．59）mm和（11．37±0．30）mm-（12．64±0．43）mm之间;各平面蛛网膜下腔两侧间隙宽度为（5．52±0．33）mm-（5．78±0．48）mm;前、后根根丝间距分别在（1．93±0．49）mm-（4．70±0．35）mm和（1．38±0．38）mm-（3．90±0．31）mm之间;根间距在（10．54±0．75）mm-（12．55±0．58）mm;神经根与相应椎间盘后下缘的最短距离在（-1．82±0．40）mm-（4．70±0．39）mm之间。结论通过对颈椎硬膜囊内解剖形态结构的研究证实颈椎硬膜囊内存在显微镜下经硬膜囊入路的手术操作区。