核素图像体外标记物的研制及在图像融合中的初步应用

目的 研制一种图像体外标记物,用于核素功能性图像与解剖结构性图像（CT、MRI等）异机配准融合,以提高异机图像融合精度。方法 设计加工一种特殊的塑料小球壳（标记球）,将球壳内装满核素显像液用于受检者靶区体外显像标记。将同等大小的标记球内分别装入CT和MR对比剂或CT/MR双模态显影液,行CT和MR扫描后观察图像融合效果。结果 标记球在核素图像上的浓集点清晰,大小适中,图像标记明显。标记球亦可用于CT/MR的图像融合。结论 图像体外标记物可用于图像配准融合,临床应用效果满意。     

经皮腰椎间盘穿刺后外侧入路的影像学观察

目的 观察经皮腰椎间盘穿刺后外侧入路的影像学特征,比较CT和MRI的价值和局限性。方法 在53名受检者正常腰椎间盘的CT图像、40名受检者正常腰椎间盘的MR图像上,对经皮腰椎间盘穿刺后外侧入路的影像学特征进行观察和测量。结果 获得经皮腰椎间盘穿刺后外侧入路的CT、MRI影像学特征和相关测量参数,L3~S1各层面左、右侧穿刺线与腰神经根后缘的最近距离差异无统计学意义。CT对显示穿刺线的骨性标志点上关节突优于MRI,MRI对软组织密度分辨力较CT高。结论 CT、MRI是确定经皮腰椎间盘穿刺后外侧入路的重要手段, 能显示经皮腰椎间盘穿刺后外侧入路结构及其毗邻关系。穿刺前应首先选择CT检查,必要时联合MR检查可提高穿刺的准确性和安全性。     

基于MeanShift方法的肝脏CT图像的自动分割

目的 探讨基于Mean Shift方法的肝脏CT图像的自动分割算法,以实现肝脏的自动分割。方法 首先对原始图像进行单次Mean Shift平滑 ,滤除噪声的影响以增强算法的鲁棒性,然后通过Mean Shift迭代自动选取初始种子点,最后采用基于区域生长的方法实现肝脏CT图像的自动分割。结果 实验证明此方法是一个准确、快速和有效的肝脏自动分割方法。结论 采用本文中提出的方法,可有效地实现肝脏的自动分割。     

多中心扩散MRI的质量控制

目的 探讨多中心扩散MRI的质量控制方法。方法 针对全国各地共8个中心相同MR机型开展多中心质量控制研究,采用相同类型水模,扫描序列和参数完全一致,分析各中心的磁场不均匀性、SNR、奈奎斯特鬼影、畸变以及FA。结果 8个中心的MR设备性能稳定性较好。所有质控参数中,奈奎斯特鬼影的波动相对较大（变异系数>15%）。同一中心各参数差异无统计学意义（P均>0.05）,而不同中心各参数差异有统计学意义（P<0.001）。主成分分析表明,中心D与中心F各参数与其他中心的差异相对较大。结论 同机型MR设备的多中心数据质量存在异质性。质量控制分析有助于保障扩散MRI的数据质量,为多中心大样本实验数据提供保障。     

基于改进移动立方体算法的三维重建

目的 探讨基于改进移动立方体算法的腹部器官CT图像三维重建效果。方法 提出一种基于区域增长法的通用树结构和移动等值点法的自适应改进移动立方体算法,先进行医学图像分割,选取种子点后标记出与阈值相交的所有体元;创建通用树结构,将相交体元插入子节点中,确定基于通用树的顶点索引方式;通过移动等值点合并共面三角形,简化等值点信息的获取。基于1名志愿者的腹部CT图像,采用传统移动立方体算法和改进移动立方体算法构建肾脏三维模型,并比较其效果。结果 与传统算法比较,改进的移动立方体算法生成的三角面片个数减少39.20%,算法执行效率提高37.59%,三维模型表面平滑逼真,局部细节真实性较好。结论 基于改进移动立方体的算法可更快速精确地实现CT图像腹部器官三维重建。     

MRI观察精神分裂症患者大脑皮层平均曲率的变化

目的 观察精神分裂症患者MRI大脑皮层平均曲率的变化。方法 对29例偏执型精神分裂症患者（病例组）和26名正常人（对照组）进行MR扫描,使用三维扰相梯度回波（3DSPGR）序列,采集高分辨率结构图像,并利用Freesurfer软件进行图像分割,得到大脑灰质皮层平均曲率;利用SPSS 13.0评价两组在大脑灰质皮层平均曲率的统计学差异。结果 病例组双侧额上回、额中回、额中回、额下回等区域的平均曲率较对照组减小（P均<0.05）。结论 精神分裂症患者额叶皮层平均曲率的对称性降低,可能为精神分裂症发病原因之一。     

MR空间精度测试体模与图像校正方法

目的 观察自行设计的MR空间精度测试体模及图像校正方法在临床MRI定位精度方面的应用价值。方法 根据MR质量控制标准设计并校验体模,对试验获取的MRI进行预处理、特征提取、检测与校正,提取空间各控制点的失真参数,计算几何畸变情况并校正失真。比较美国放射学会（ACR）与自制体模在相同试验条件下几何畸变率的一致性,分析MR设备几何畸变情况及校正方法的有效性。结果 相同试验条件下,自制体模与ACR体模的几何畸变率一致性良好（ICC>0.96）。校正前试验控制点位置与已标定控制点位置差异有统计学意义（P<0.05）。将体模置于MR设备成像时,所得MR图像存在一定程度几何畸变。校正后试验控制点位置与已标定控制点位置差异无统计学意义（P>0.05）。结论 自制体模能满足临床MR质量监控需求。通过检测与校正几何失真,可在一定程度上保障MRI定位精度,为临床诊断疾病及放射治疗计划提供辅助依据。     

自适应非局域均值滤波的超声图像去噪

目的 提出一种去除超声图像噪声的新方法。方法 对超声图像进行非局域搜索,找到相似的图像块进行加权平均,降低噪声。通过定义一个特征强度,区分斑点噪声和图像边界;然后将特征强度引入非局域滤波方法中,对平坦区域和边界进行自适应滤波。结果 本方法可有效去除斑点噪声,提高噪声图像的峰值信噪比(PSNR)和结构相似度指数(SSIM),优于常规方法。结论 自适应非局域均值滤波可有效去噪,并保护超声图像特征。     

MRI定量分析颈动脉粥样硬化斑块脂质坏死核:与手术病理对照

目的 探讨MRI定量分析颈动脉斑块内脂质坏死核心（LRNC）的准确性。方法 对19例颈动脉内膜剥脱术（CEA）患者术前行MR颈动脉检查,于MRI图像和病理组织学切片上分别测量LRNC的大小,计算其所占总管壁面积的百分比,分析两者的相关性。结果 共151个MRI图像层面与患者的病理组织学区域相匹配,MRI与组织学测得LRNC占总管壁面积的百分比分别为（20.64±9.03）%和（18.65±9.49）%,两者具有中-高度相关性（r=0.69,P<0.001）。结论 MRI可定量测量颈动脉斑块内LRNC,有助于预测斑块的稳定性。     

对比18F-FDG PET/CT与PET/MRI诊断胰腺占位性病变

目的 比较¹⁸F-FDG PET/CT与PET/MRI诊断胰腺占位性病变的价值。方法 回顾性分析34例接受体部¹⁸F-FDG PET/CT检查及上腹部MR扫描的胰腺占位患者,对比观察¹⁸F-FDG PET/CT与PET/MRI判断良恶性病灶、图像融合匹配度、图像质量及图像附加信息,评估二者诊断胰腺占位性病变的价值。结果 34例共检出37个胰腺病灶。PET/CT诊断7个良性病灶、30个恶性病灶,其诊断胰腺癌的敏感度、特异度和准确率分别为95.83%、46.15%和78.38%;PET/MRI诊断11个良性病灶、26个恶性病灶,其诊断胰腺癌的敏感度、特异度和准确率分别为100%、84.61%和94.59%,诊断准确率显著高于PET/CT（χ²=4.16,P=0.04）。PET/CT与PET/MR图像融合匹配度差异无统计学意义（P>0.05）。CT、MR、PET/CT及PET/MR图像质量差异无统计学意义（P>0.05）。27.03%（10/37）的图像附加信息评分为-1分,8.11%（3/37）为0分,64.86%（24/37）为1分。结论 PET/MRI诊断胰腺癌的敏感度、特异度、图像融合匹配度及图像质量均与PET/CT相近,而其诊断准确率高于PET/CT,有助于诊断及鉴别胰腺占位性病变。     

一种数字人脑部切片图像分割新方法

目的 提出一种人脑切片图像自动分割算法,以克服现有的方法对大量人工参与的依赖.方法 针对人脑切片图像的特征,提出一种基于区域生长的灰度直方图阈值化分割算法.首先通过区域生长过程对图像进行初始的粗分割,再用直方图阈值化方法进行二次细分割提取目标区域.结果 采用此方法准确有效地分割出了大脑白质和大脑皮质.结论 此算法结合切片图像的全局信息和局部信息应用于分割,是一种比较好的分割方法.     

Multiatlas Fusion with a Hybrid CT Number Correction Technique for Subject-Specific Pseudo-CT Estimation in the Context of MRI-Only Radiation Therapy

ObjectiveTo propose a hybrid multiatlas fusion and correction approach to estimate a pseudo–computed tomography (pCT) image from T2-weighted brain magnetic resonance (MR) images in the context of MRI-only radiotherapy.Materials and MethodsA set of eleven pairs of T2-weighted MR and CT brain images was included. Using leave-one-out cross-validation, atlas MR images were registered to the target MRI with multimetric, multiresolution deformable registration. The subsequent deformations were applied to the atlas CT images, producing uncorrected pCT images. Afterward, a three-dimensional hybrid CT number correction technique was used. This technique uses information about MR intensity, spatial location, and tissue label from segmented MR images with the fuzzy c-means algorithm and combines them in a weighted fashion to correct Hounsfield unit values of the uncorrected pCT images. The corrected pCT images were then fused into a final pCT image.ResultsThe proposed hybrid approach proved to be performant in correcting Hounsfield unit values in terms of qualitative and quantitative measures. Average correlation was 0.92 and 0.91 for the proposed approach by taking the mean and the median, respectively, compared with 0.86 for the uncorrected unfused version. Average values of dice similarity coefficient for bone were 0.68 and 0.72 for the fused corrected pCT images by taking the mean and the median, respectively, compared with 0.65 for the uncorrected unfused version indicating a significant bone estimation improvement.ConclusionA hybrid fusion and correction method is presented to estimate a pCT image from T2-weighted brain MR images.     

Normalized mutual information based registration using k-means clustering and shading correction

In this paper the influence of intensity clustering and shading correction on mutual information based image registration is studied. Instead of the generally used equidistant re-binning, we use k-means clustering in order to achieve a more natural binning of the intensity distribution. Secondly, image inhomogeneities occurring notably in MR images can have adverse effects on the registration. We use a shading correction method in order to reduce these effects. The method is validated on clinical MR, CT and PET images, as well as synthetic MR images. It is shown that by employing clustering with inhomogeneity correction the number of misregistrations is reduced without loss of accuracy thus increasing robustness as compared to the standard non-inhomogeneity corrected and equidistant binning based registration.     

Accurate two-dimensional cardiac strain calculation using adaptive windowed Fourier transform and Gabor wavelet transform

Purpose

Cardiac strain calculated from tagged magnetic resonance (MR) images provides clinicians information about abnormalities of heart-wall motion in patients. It is important to develop an accurate method to determine the cardiac strain efficiently. An adaptive windowed harmonic phase (AWHARP) method is proposed for cardiac strain calculation.

Materials and methods

AWHARP is based on adaptive windowed Fourier transform (AWFT) and 2D Gabor wavelet transform (2D-GWT). The AWFT provides a spatially varying representation of the signal spectra, which allows the harmonic phase (HARP) image to be extracted with high accuracy. Instantaneous spatial frequencies are calculated using 2D-GWT, and the widths of the adaptive windows are then determined according to the instantaneous spatial frequencies for multi-resolution analysis of phase extraction. The proposed method was studied using simulated images and patients’ MR images. Both single tagged images (SPAMM) and subtracted tagged images (CSPAMM) were generated using our simulation method, and their results calculated using AWHARP and HARP methods were compared. Normal and pathological tagged MR images were also processed to evaluate the performance of our method.

Results

Our experimental results show that the accuracies of phase and strain images calculated using the AWHARP method are higher than that calculated using the HARP method especially for large tag line deformation. The improvement in accuracies can be up to 3.2 strain (E1) and 17.3 calculation from MR images reveals that the cardiac strain in the end-systolic state is significantly reduced for patients with hypertrophic cardiomyopathy (HCM) compared to that of healthy subjects.

Conclusion

The proposed AWHARP is an accurate and efficient method for cardiac strain estimation from MR images. This new algorithm can help clinicians to detect left ventricle dysfunctions and myocardial diseases with accurate cardiac strain analysis.     

氢质子波谱在乙型肝炎相关慢性肝病的研究

目的 评价正常肝脏、乙型肝炎后肝硬化、乙型肝炎后肝癌氢质子波谱的表现及意义,探讨消除呼吸运动对肝脏波谱影响的方法.方法 使用GE 1.5T磁共振仪单体素定点分辨波谱(PRESS)序列加呼吸门控技术,采集46名受检者肝脏氢质子波谱.根据临床资料、MR征象及病理诊断分为男性健康组(10名)、女性健康组(10名)、男性乙型肝炎后肝硬化组(14例)、男性乙型肝炎后肝癌组(12例).以谷氨酰胺和谷氨酸复合物(Glx)峰高为参照物,判定胆碱峰(Cho)是否升高,分析Cho在各组间的差异. 结果正常男性组Cho峰均低于Glx峰,正常女性组80%Cho峰高于Glx峰,男性乙型肝炎后肝硬化组78.57%Cho峰高于Glx峰,男性乙型肝炎后肝癌组83.33%Cho峰高于Glx峰.正常男女组之间、男性肝硬化组与正常男性组之间、男性肝癌组与正常男性组之间胆碱峰的差异均有统计学意义. 结论 正常男性Cho峰低于Glx峰,大部分正常女性Cho峰高于Glx峰,男性乙型肝炎后肝硬化、男性乙型肝炎后肝癌Cho峰升高.使用呼吸门控可以有效地消除呼吸运动对肝脏波谱的影响.     

脑肿瘤的201Tl SPECT和增强MRI的融合成像研究

目的探讨图像融合影响因素及融合成像对诊断脑肿瘤的临床价值.方法对39例脑肿瘤患者201Tl-SPECT和增强MR图像进行融合成像处理.结果融合成像精度影响因素包括:体位、解剖位置融合时基准的选择是否正确、MRI矢状面视野的大小以及SPECT彩色窗的调节.融合成像可以同定201Tl集聚部位、明确201Tl在肿瘤内集聚位置、鉴别集聚灶性质以及确认小病灶,对28.2%(11/39)病例诊断有帮助.结论 201Tl-SPECT和MRI融合成像可提高脑肿瘤的诊断精度,有助于确定活检部位.     

ADC全容积直方图分析法鉴别乳腺良恶性肿块样病变

目的 探讨ADC全容积直方图分析法鉴别诊断乳腺良恶性肿块样病变的价值。方法 回顾性分析经手术及病理证实的88例乳腺肿块样病变患者,其中恶性57例、良性31例,均接受乳腺MR平扫+动态增强及DWI扫描,测量并记录ADC全容积直方图参数（包括多个百分位ADC值、ADC_min、ADC_max、ADC_mean、偏度、峰度及标准差）及常规平均ADC值。比较乳腺良恶性病变各ADC直方图参数及常规平均ADC值,采用ROC曲线分析评估各参数鉴别良恶性病变的效能。结果 良恶性病变ADC直方图参数（各ADC值、偏度、峰度、标准差）及常规平均ADC值差异均有统计学意义（P均<0.05）;其中第75、90百分位ADC值鉴别良恶性病变的AUC最高,为0.84。ADC直方图参数ADC_mean、第50百分位ADC值鉴别乳腺肿块样病变良恶性的AUC与常规平均ADC值的AUC比较差异均有统计学意义（P均<0.05）。结论 ADC全容积直方图可全面反映病灶整体信息,对鉴别乳腺良恶性病变具有一定价值。     

胃癌磁共振扩散加权成像:并行采集联合分次屏气多信号平均技术的临床研究

目的探索实现胃癌磁共振扩散加权成像(DWI)的技术因素,评价胃癌DWI的临床应用价值.方法扩散加权单次激发平面回波成像(SS-EPI)序列连续检查胃癌患者53例,其中前期17例进行ASSET-DWI成像方法研究,结合分次屏气多信号平均技术,以肿瘤显示、伪影分级、对比噪声比(CNR)为评价标准,比较有无ASSET及不同信号平均次数(NEX)与ASSET搭配所得DWI图像的质量,确定成像参数;利用确定序列对后续36例胃癌进行成像研究,确定胃癌及非癌胃壁的DWI影像学表现及ADC值范围.扩散敏感梯度取b=0、1000 s/mm2.结果ASSET-DWI组较无ASSET组成像速度提高,相关伪影(磁敏感伪影、化学位移伪影及Ghost伪影)轻且图像基本无变形(P＜0.01);分次屏气采集对ADC值计算无影响(P＞0.05);分次屏气多信号平均(4 NEX)采集,可基本消除ASSET相关伪影,具备良好的对比噪声比.胃癌癌肿在DWI图上表现为稳定的高信号,平均ADC值为(1.17±0.22)×10-3 mm2/s,非癌胃壁表现为低信号,平均ADC值为(1.94±0.28)×10-3 mm2/s,二者差异有统计学意义(P＜0.01);以ADC值＜1.46×10-3 mm2/s作为判定胃癌的标准,敏感性97.0%,特异性90.9%.结论8通道体部相控阵线圈联合ASSET技术及分次屏气多信号平均采集,实现了胃癌高b值扩散加权成像;ADC值可作为胃癌诊断的辅助指标.     

改进模糊C-均值分割算法在多发性硬化症MR脑部图像中的应用

背景：脑部MR图像是一种无纹理的图像,未被噪声污染的脑部MR图像的灰度值具有分片为常数的特点。因此,在聚类过程中灰度值有趋向于在同一个分割区域中相对接近的性质。目的：寻找一个能够自动分割多发性硬化症病灶的模糊C-均值改进方法,为临床对于多发性硬化症的判断提供更方便的工具。方法：考虑到脑部MR图像相邻象素属于同一分类的概率相近的特性,在迭代过程中对8邻域数据集进行滤波以降低噪声对聚类精度的影响,提出了一种改进的模糊C-均值聚类算法。就是将模糊C-均值聚类算法迭代过程中得到的灰度值看作一个数据集,用每个象素邻域象素的灰度值修正该象索的模糊隶属度取值,从而达到利用空间信息抑制噪声的目的。结果与结论：选取了10个多发性硬化症患者的脑部MRI图像进行试验。通过对多发性硬化症患者MRT1脑部图像和T2液体衰减反转回复脑部图像的分割实验,结果显示该算法能够有效分割多发性硬化症病灶,与其他方法所做的多发性硬化症病灶分割相比,本算法更易于实现,运算时间短,同时结果与临床医生的勾画比较重叠率较高,对其临床辅助诊断具有重要作用。     

常规MRI在子宫肌瘤超声消融疗效评价及随访中的价值

目的 探讨常规MRI在评价超声消融治疗子宫肌瘤疗效及随访中的价值。方法 回顾性分析158例经超声消融治疗后6个月内接受MR检查的子宫肌瘤患者。所有患者均接受FS TSE T2W序列及增强前后T1W VIBE FS序列成像。分析超声消融后肌瘤的MR平扫图像信号改变,并与增强图像进行比较,观察信号变化规律,计算信号变化区域的体积及其相关性。结果 超声消融治疗后, VIBE FS T1WI上子宫肌瘤高信号区域与增强后所测坏死区域一致,二者间体积差异无统计学意义。单变量分析发现平扫VIBE FS T1WI上高信号区域的体积与增强图像上坏死区域的体积呈高度相关(r=0.99,P<0.001)。FS TSE T2WI可以确定子宫肌瘤的边界、大小。结论 常规MR平扫可准确评价超声消融治疗子宫肌瘤的疗效,T2WI可确定子宫肌瘤的边界、大小,T1WI可准确测量肌瘤坏死区域的体积。