基于核图割算法的冠脉光学相干断层图像斑块区域分割

冠脉光学相干断层成像(OCT)图像斑块区域分割是冠脉斑块识别的前提和基础,对后续斑块特征分析及易损斑块识别,进而实现冠脉疾病的辅助诊断分析具有十分重要的意义。本文提出了一种新的算法,使用K-means算法与图割算法结合,实现了冠脉OCT图像斑块准确的多区域分割——纤维化斑块、钙化斑块和脂质池,并较好地保留了斑块的边界特征信息。本文实验中对20组具有典型斑块特征的冠脉OCT图像进行了分割,通过与医生手动分割结果比较,证明本文方法能准确地分割出斑块区域,且算法具有较好的稳定性。研究结果证明了本文工作能够极大减少医生分割斑块所消耗的时间,避免不同医生之间的主观差异性,或可辅助临床医生对冠心病的诊断与治疗。     

基于K-means聚类与改进随机游走算法的冠脉光学相干断层图像斑块分割

光学相干断层成像技术(OCT)现已发展成为国内外较热门的冠状动脉内影像技术,其中冠脉OCT图像的斑块区域分割对易损斑块的识别和研究有着重大意义。本文提出了一种基于K-means聚类与改进随机游走的新算法,实现了对冠脉钙化、纤维化斑块和脂质池的半自动化分割。本文主要创新点为改进了随机游走算法的权函数,将图像中像素间的边与种子点之间的距离加入到了权函数定义中,增加了弱边界的权值,防止了过分割现象的发生。本文基于以上方法对9名冠状动脉粥样硬化患者的OCT图像进行了斑块区域分割。通过对比医生手动分割结果,证明了本文方法具有良好的精度和鲁棒性,以期本文方法可对冠心病的临床诊断起到一定的辅助作用。     

早期自然釉质龋光学相干断层图像定量分析

目的 通过对早期自然龋变光学相干断层成像(OCT)图像进行定量分析,寻找适于光学相干断层成像技术检测早期龋的定量参数指标.方法 选取D0期、D1期和D2期自然发生釉质龋双尖牙标本各3颗,利用光学相干断层成像分别对上述不同程度早期釉质龋人离体牙进行扫描,并以龋变区域(目标区域)平均灰度值与正常区域(背景区域)平均灰度之比...     

基于卷积神经网络的眼科光学相干断层成像图像的自动分类

目的 提出一种基于卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的眼科光学相干断层成像(optical coherence tomography,OCT)图像自动分类方法,实现对视网膜OCT图像的自动分类,缓解人工诊断依赖医生的临床经验、费时费力等问题.方法 基于公开的数据集2014_BOE_Srinivasan构建了2个样本数据集.其中样本数据集一为仅对数据集中的图像进行预处理后裁剪,样本数据集二为对取出测试集后剩余图像的裁剪过程中引入随机平移和水平翻转技术对图像进行扩充,并划分为训练集和验证集.搭建基于CNN的视网膜OCT图像分类网络,并分别使用两个数据集训练网络得到分类模型.最后使用独立的测试集对模型进行测试,并通过输出混淆矩阵查看模型对3种类别图像的分类情况.结果 通过混淆矩阵计算得出,使用扩充后的图像训练的分类模型的准确度为93.43％,灵敏度为91.38％,特异度为95.88％.结论 提出的基于CNN的视网膜OCT图像自动分类方法可以对老年性黄斑变性、糖尿病性黄斑水肿和正常3种类别的视网膜OCT图像进行分类.同时,数据扩充有助于提高分类算法的性能.     

基于先验边界条件的冠脉光学相干断层影像血管内膜轮廓序列提取

光学相干断层影像(OCT)是一种应用于血管的影像新技术,其高分辨率和可量化分析等特点,使其能够检测血管内膜和斑块表面的特殊结构并发现微小病变。特别是随着其在识别冠状动脉粥样硬化斑块、优化经皮冠状动脉介入(PCI)治疗、辅助医生制定相关诊断和治疗策略以及支架术后评估等方面的应用相继展开,OCT已经成为心血管疾病诊断的有效工具。本文提出了一种基于先验边界条件的冠脉OCT内膜轮廓序列提取算法,在Chan-Vese模型基础上通过改进演化权函数把轮廓曲线的局部信息引入模型,控制曲线边界演化速度,并在模型中加入梯度能量项和基于先验边界条件的内膜轮廓形状限制项,进一步约束曲线演化轮廓的形状,最终实现冠脉血管内膜轮廓的序列提取。与作为金标准的专业医生手动分割结果进行实验对比,结果表明本算法在冠脉OCT内膜轮廓模糊、失真、有导丝阴影及有斑块干扰等情况下均能准确提取冠脉血管内膜轮廓,提示本研究成果或可应用于临床辅助诊断和精确诊疗之中。     

基于光学相干层析的视网膜图像分割

利用光学相干层析（optical coherence tomography,OCT）技术可以得到清晰的视网膜层状结构,实现视网膜层状结构自动分割功能是解决OCT技术应用于视网膜疾病诊断的一项基础问题。本文通过图像平滑、峰值探测、Snake模型、贪婪算法和样条插值等综合技术,对OCT视网膜图像进行分割,自动提取层状结构轮廓并获取视网膜厚度分布图。将以上算法应用于24例正常人眼底图像,并与专家手动标记轮廓提取的厚度相比,结果证实上述视网膜自动测量算法与专家人工标记取得较好一致性。本文提出的测量算法有望应用于视网膜变异性评估。     

利用光学相干断层图像平均灰度值定量研究牛恒牙早期人工脱矿

目的 研究经酸蚀脱矿后牛恒牙光学相干断层图像平均灰度值的变化,探讨平均灰度值作为一个参数指标定量检测牛恒牙早期脱矿的可行性.方法 以正常离体牛恒牙为样本,采用凝胶酸蚀法制备人工脱矿模型;用光学相干断层摄影术对人工脱矿模型扫描成像,利用Matlab软件计算不同酸蚀时间脱矿区牙体层110 μm范围内的平均灰度值.将测得图像灰度和归一化后图像灰度,分别进行单因素方差分析.结果 牙体表层110 μm范围内不同时间酸蚀脱矿区的平均灰度值从大到小依次为30 min酸蚀脱矿区、1O min酸蚀脱矿区、0 min酸蚀脱矿区,图像灰度归一化后做单因素方差分析,P＜0.05.结论 牙体表层110 μm范围内不同酸蚀时间脱矿区平均灰度值差异有统计学意义,并随脱矿时间增加而增大,即平均灰度值可以用于光学相干断层摄影术定量检测牙齿的早期脱矿.光学相干断层图像灰度归一化使得不同酸蚀脱矿区的平均灰度值更有可比性,减小了由于样本之间差异引起的误差,提高了平均灰度值作为参数指标定量检测牙齿早期脱矿的可靠性.     

基于联合决策卷积神经网络的光学相干断层扫描图像自动分类

光学相干断层扫描(OCT)技术能实现视网膜的高分辨率三维层析成像,对视网膜疾病类型的诊断和发展阶段的分析具有至关重要的作用。临床基于 OCT 图像的视网膜疾病诊断主要依靠眼科医生对图像中病变结构的分析,这一人工分析过程不仅耗时而且易产生主观的误判。研究视网膜疾病的自动分析和诊断技术将极大减轻眼科医生的工作量,是实现高效诊疗的有效途径。针对视网膜OCT图像自动分类,构建一种联合决策的卷积神经网络分类模型。该模型利用卷积神经网络从原始输入OCT图像中自动地学习不同层级的特征,同时在网络多个卷积层上设计多个决策层,这些决策层能够根据网络中不同尺度的特征图分别对OCT图像分类,最后模型融合所有决策层的分类结果做出最终决策。在Duke数据集(3 231张OCT图像)上的实验结果表明,基于多层级特征联合决策的卷积神经网络分类模型对正常视网膜、视网膜年龄相关性黄斑变性和视网膜黄斑水肿的平均识别准确率达到94.5%,灵敏性达到90.5%,特异性达到95.8%。在HUCM数据集(4 322张OCT图像)上的实验结果表明,基于多层级特征联合决策的卷积神经网络分类模型的平均识别准确率达到89.6%,灵敏性达到88.8%,特异性达到90.8%。充分利用卷积神经网络中丰富的多层级特征,能够有效地对视网膜OCT图像实现准确的分类,为临床上视网膜疾病的辅助诊断提供技术支撑。     

基于光学相干层析离体牙图像的去噪算法研究

目的光学相干层析成像因其高分辨率、无损等优点,适于早期龋检测;但由于系统中存在的噪声,影响其成像质量。为了重建牙齿的原貌信息,需寻找一种适于早期龋检测的光学相干层析成像实时图像去噪算法。方法比较平均曲率流滤波、非线性扩散拉普拉斯金字塔算法、非局部均值滤波3种滤波方法对光学相干层析人离体牙图像的去噪效果,从噪声抑制、边界保持、运算时间3方面分析上述3种算法的实时去噪性能及其优缺点。结果非局部均值滤波在噪声抑制和边界保持2个方面能达到很好的平衡,但实时性差;而非线性扩散拉普拉斯金字塔算法则能在滤波效果和运算效率达到较好的平衡;平均曲率流滤波次之。结论非线性扩散拉普拉斯金字塔算法较适于早期龋检测的光学相干层析成像实时图像去噪。     

基于光学相干断层成像量化评估平滑面早期牙釉质龋的研究进展

背景：平滑面早期牙釉质龋虽然已发生脱矿改变但无肉眼可见的龋洞形成,目前临床采用的常规检测方法难以对其准确诊断。 目的：应用光学相干断层成像技术对平滑面早期牙釉质龋的量化研究进展进行综述。 方法：由第一作者检索CNKI和EBSCO HOST数据库中1979/2011发表的关于光学相干断层成像技术定量研究平滑面早期龋的相关文献,以“光学相干断层成像,早期龋,平滑面,量化评估”和“optical coherence tomography, early caries, smooth surface,quantitative assessment”为检索词进行检索。纳入31篇进行综述。 结果与结论：新兴的光学相干断层成像技术能够检测龋变牙釉质的背向散射信号使脱矿牙釉质成像,并应用深度、反射率、衰减系数等定量指标对平滑面早期牙釉质龋进行量化评估,为牙釉质早期龋的诊断提供了新的方法。     

基于光学、电子显微镜图像的烧骨组织学变化特征

目的:运用光学、电子显微镜观察烧骨组织形态变化特征,探讨其法医学应用价值.方法:对常压下以200℃～1 000℃焚烧1h的30例成人股骨组织学进行光学显微镜、扫描电子显微镜观察和测量.结果:光学、扫描电子显微镜图像中均可辨别出骨单位、间骨板组织.随温度升高,哈佛氏系统渐模糊,骨板渐融合,中央管、Volkmann氏管周围浓染,颗粒块状物增多,骨小梁不规则.骨细胞渐减少、消失并皱缩为圆形、卵圆形、颗粒状.骨墙厚度由70 μm收缩到46-μm,中央管直径在35～20 μm,哈佛氏系统周长在570～420μm,Volkmann氏管直径在22～17 μm.裂纹出现于400C,并随着温度升高;逐渐增多、增宽,以中央管为中心呈放射状排列,裂宽在10～28 μm.结论:烧骨表面颜色可反映焚烧时的大致温度并可估计骨细胞存留状况.运用LM、SEM图像观察烧骨组织学变化可作为烧骨判定的基础资料.     

基于改进V型网络的磁共振图像前列腺区域分割

磁共振（MR）成像技术是前列腺癌诊断的重要工具,通过计算机辅助诊断技术准确分割磁共振前列腺区域对于前列腺癌的诊断具有重要意义。本文使用深度学习方法,对传统V型网络（V-Net）网络进行了改进,提出了一种改进的端到端的三维图像分割网络,以期提供更精确的图像分割结果。本文首先将软注意力机制融合进传统V-Net的跳跃连接中,结合短跳跃连接、小卷积核进一步提升网络分割精度。然后使用前列腺MR图像分割评估2012年挑战赛（PROMISE 12）数据集,针对前列腺区域进行了分割,使用戴斯相似系数（DSC）和豪斯多夫距离（HD）对模型进行了评估,分割模型的DSC值和HD值分别可达到0.903和3.912 mm。实验结果表明,本文算法能够提供更准确的三维分割结果,可以准确高效地分割前列腺MR图像,为临床诊断和治疗提供可靠的依据。     

基于多边界特征神经元网络的肾小球区域分割方法

本研究针对肾组织切片图像的复杂特点，提出了一种融合两类边界特征提取肾小球的分割方法，克服了单一边界定义下边界大量缺损而导致的肾小球区域提取不全或只能通过拟合处理得到近似区域的困难。本方法在给出特殊边界定义的前提下，用神经元网络构造非线性阈值面，对图像进行二值化处理，利用二值目标的融合，获得闭合的边界，从而提取出完整的肾小球区域。实验结果表明，本方法对送检样本及染色条件具有很强的适应性。     

基于光学相干断层成像技术量化评估皮肤癌的二维傅里叶分形维数

光学相干断层成像技术(optical coherence tomography,OCT)可用于皮肤组织的诊断。从OCT图像提取的定量特征变量能够用作皮肤肿瘤诊断的指标。在这些定量特征变量中,分形维数能够表征皮肤组织的结构变化,从而能够提供有效的方法区分诊断皮肤肿瘤。本研究应用OCT获取了恶性黑色素瘤,基底细胞癌和色素痣OCT图像;基于傅里叶分析,从OCT图像中提取了二维分形维数;应用统计分析方法,分析各皮肤组织的分形维数的差异性。研究结果表明,与恶性黑素瘤相比,基底细胞癌和色素痣中的二维分形维数的显着减少;二维傅里叶分析能够提供一种简单易行的方法从OCT图像中提取分形维数,用以表征恶性黑色素瘤、基底细胞癌和色素痣。     

基于Web的医学断层图像远程重建

实现Internet上Web模式的医学图像三维重建及显示.基于Java Appler编程，利用数字签名解决Java安全限制，读取本地图像。采用体绘制法完成二维图像的三维重建与显示。由超高速CT获得人体器官的断层图像，在Web上重建出了、冠状动脉、头颅、颈椎、骨盆的三维解剖结构。重建可在Internet上以Web模式跨平台运行，且在三维图像上可进行切割模拟操作。结论：①用Java Applet实现基于Web的医学图像三维重 建是可行的，并对三维图像的临床应用起重要推动作用；②基于Web重建的三维医学图像，其精度能够满足临床要求，尤其是冠状动脉的解剖 结构在临床上有很大参考价值。     

眼前段光学相干断层扫描仪与超声生物显微镜测量中央前房深度的比较

目的 比较眼前段光学相干断层扫描仪（AS-OCT）与超声生物显微镜（UBM）测量中央前房深度（ACD）的差异和两者的可重复性.方法 分别用AS-OCT和UBM测量急性原发性闭角型青光眼（APACG）患者29例55眼（发作眼32眼,未发作眼23眼）,慢性原发性闭角型青光眼（CPACG）患者4l例74眼的ACD.采用配对t检验进行不同仪器ACD测量值比较;相关分析法分析两种仪器测量值之间的相关性.完全随机法选择1只眼分别用AS-OCT和UBM依次重复测量ACD 10次,比较测量的可重复性.结果 APACG发作眼用AS-OCT测量的ACD值与UBM的测量值之间差异无统计学意义.APACG对侧眼、CPACG眼的AS-OCT测量值比UBM测量值大[（1.923＋0.287）mm比（1.860±0.243）mm,（2.017±0.054）mm比（1.913±0.052）mm,均P=0.012].AS-OCT和UBM的ACD测量值呈正相关（r=0.928,P〈0.001）.AS-OCT与UBM测量ACD的变异系数分别为0.66%和0.82%.结论 AS-OCT比UBM测量的ACD值大,两种仪器测量值相关性良好.AA-OCT的可重复性优于UBM.     

眼前段光学相干断层扫描仪与超声生物显微镜测量中央前房深度的比较

Objective To compare the difference and repeatability between anterior segment optical coherence tomography (AS-OCT) and ultrasound biomicroscope (UBM) in measuring central anterior chamber depth (ACD). Methods Twenty-nine patients (32 attacked eyes and 23 unaffected fellow eyes) with acute primary angle closure glaucoma (APACG) and 41 patients (74 eyes) with chronic primary angle closure glaucoma (CPACG) were included in this study. AS-OCT and UBM were used to measure the ACD of these APACG and CPACG subjects. Pair sample t test and correlation analysis were introduced to analyze the difference and correlation of the ACD values between the 2 instruments. ACD of one complete randomly selected eye was measured 10 times by the above 2 instruments, respectively, and the repeatability of 2 instruments was analyzed. Results There was no significant difference in ACD values of attacked eyes of APACG between AS-OCT and UBM. In unaffected fellow eyes and CPACG eyes, the ACD values measured by AS-OCT were deeper than that measured by UBM[ (1.923±0.287) mm vs (1.860±0.243) mm, (2.017±0.054) mm vs (1.913±0.052) mm, both P=0.012]. Positive correlation between AS-OCT and UBM in measuring ACD was found (r=0.928, P<0.001). The coefficient of variation of ACD was 0.66% as measured by AS-OCT, and 0.82% as by UBM. Conclusions The ACD measured by AS-OCT can be deeper than that by UBM. Excellent correlation is found between AS-OCT and UBM measurements. AS-OCT appears to be more repeatable in measuring ACD than UBM.     

眼前段光学相干断层扫描仪与超声生物显微镜测量中央前房深度的比较

目的 比较眼前段光学相干断层扫描仪(AS-OCT)与超声生物显微镜(UBM)测量中央前房深度(ACD)的差异和两者的可重复性.方法 分别用AS-OCT和UBM测量急性原发性闭角型青光眼(APACG)患者29例55眼(发作眼32眼,未发作眼23眼),慢性原发性闭角型青光眼(CPACG)患者4l例74眼的ACD.采用配对t检验进行不同仪器ACD测量值比较;相关分析法分析两种仪器测量值之间的相关性.完全随机法选择1只眼分别用AS-OCT和UBM依次重复测量ACD 10次,比较测量的可重复性.结果 APACG发作眼用AS-OCT测量的ACD值与UBM的测量值之间差异无统计学意义.APACG对侧眼、CPACG眼的AS-OCT测量值比UBM测量值大[(1.923+0.287)mm比(1.860±0.243)mm,(2.017±0.054)mm比(1.913±0.052)mm,均P=0.012].AS-OCT和UBM的ACD测量值呈正相关(r=0.928,P<0.001).AS-OCT与UBM测量ACD的变异系数分别为0.66%和0.82%.结论 AS-OCT比UBM测量的ACD值大,两种仪器测量值相关性良好.AA-OCT的可重复性优于UBM.     

基于对应点匹配的断层图像三维插值方法

用于放疗计划的ＣＴ和ＭＲＩ图像断导蝗距离通常大于断层内部像素间的距离,三维剂量场的计算等工作通常需要等间隔分布的三维图像数据。目前常用的断层间直接线性值的方法分引起图像边界模糊,针对这个问题,本文提出了一种基于相邻两个断层图像对应点匹配的插值新方法,首先在相邻断层间建立起点与点的对应关系,然后再利用这些对应点插值出新的图像数据。模拟结果表明,客中方法能有效地消除直接线性插值带来的图像边界模糊的问题