基于形态学重构的超声医学图像滤波方法

Speckle噪声是造成超声医学图像质量下降的最主要原因。我们通过修改形态学重构算法-Downhill算法的初始条件,使其适用于超声医学图像的去噪处理。首先在掩模图像中确定标记图像作为算法的初始化和开始区域,再使用改进的Downhill算法对超声医学图像进行滤波处理。实验结果表明,与其他3种传统滤波方法相比,该方法能快速有效地去除心脏腔室内的Speckle噪声同时保留图像的轮廓细节信息。     

基于GC V算法的背根节神经元放电信号的滤波

为去除背根节神经元放电信号中的噪声,便于进一步分析信号,采用小波滤波法。先将含噪信号采用haar小波进行5层分解,然后在传统小波软阈值滤波的基础上,提出用GCV算法来确定最优阈值,最后进行信号重构。通过matlab仿真实验表明,采用了GCV算法的滤波方法能有效去除神经元放电信号中的噪声,去噪后信号光滑连续好,并且保留了信号峰值的相关细节。     

live wire算法中局部代价计算的加速改进

目的加快livewire算法中局部代价权值的计算速度,提升算法的运行效率。方法提出利用计算相关性同步计算相邻节点的梯度方向权值代价分量^,以及只计算最短路径搜索中已排序节点相对于邻域节点的权值代价两种方法改进局部代价算法。结果改进算法对于不同图像空间分辨率的情况,代价权值的计算量,livewire算法的运行时间以及交互分割时间上,相比较其他两种算法都有一定程度的减少。结论改进代价计算方式的livewire算法,能够正确分割目标图像,在高图像分辨率的情况下明显提高了交互分割速度。     

基于Metropolis—SA算法的脑部磁共振血管造影图像分割

目的利用三维Markov随机场（MRF）模型分割脑部磁共振血管造影（MRA）。方法MRF的似然概率采用了瑞利分布和高斯混合分布函数,并利用最大期望（EM）算法精确估计出混合参数;先验概率采用Ising—MRF模型,并利用误差试探法估计出正则化参数。为避免利用迭代条件模式（ICM）进行图像分割时常陷入局部最优解,实验提出了基于Metropolis采样算法的模拟退火（SA）技术。结果实现了三维MRF的全局最优解,分割模型可分辨3个体素的细小血管。临床数据采用南方医院影像中心提供的患者TOF-MRA数据（1.5TGE MRI scanner）,空间分辨率0．43mm×0．43mm×0．50mm：原始数据的像素空间大小为512×512×128;实际采用的空间大小和分辨率分别为256×256×64和0．80mm×0．80mm×1．20mm。实验对每一套临床数据采用SA、ICM、MSA算法分别进行分割比较,分割结果存在有限差异,采用15步迭代计算的时间消耗分别为1029S、463S、560S。结论实验通过三维仿真数据分割结果表明,Metropolis—SA迭代求解算法能够实现更低的全局误差．并且实际脑部MRA数据的分割与最大密度投影相比较．反映出较好效果．     

膝骨性关节炎运动质量评估系统设计

为膝骨性关节炎患者提供一种运动康复训练的监护系统,患者可以通过监护系统了解自身运动规范程度并作适当的调整.设计了一种基于ZigBee无线通信技术的人体下肢运动质量评估系统,以评估膝骨性关节炎运动理疗法的动作规范性.该系统将装有微型加速度传感器的ZigBee模块穿戴在人体的下肢,获取运动时的三维加速度信号,将加速度信号经过Haar小波变换后,采用粒子群算法提取小波特征值,将提取的特征向量应用神经网络分类器对动作质量进行识别评估.通过对20名年龄在24～30周岁的健康男性直腿抬高训练的动作质量评估测试,系统对规范抬腿、抬腿过高、保持时间太短和非平行抬腿这4类训练取真率的均值和标准差分别为(89.1±2.0)％、(93.4±1.7)％、(89.5±2.3)％、(90.1±1.8)％.实验结果表明,本系统能有效地识别训练过程中的不规范动作,较好地实现了对直腿抬高训练的运动质量监测与评估,满足健康监护系统的应用需求.     

AAA算法和PBC算法在鼻咽癌调强放疗中剂量分布的比较

目的:比较瓦里安Eclipse治疗计划系统中AAA算法和PBC算法在鼻咽癌调强放疗中靶区的剂量分布和危及器官受照剂量的差别。方法:选择我科治疗的鼻咽癌患者10例,分别采用Eclipse(7.6版本)治疗计划系统中AAA算法和PBC算法进行调强优化,优化条件相同,计算剂量分布。分析并比较10例患者的靶区、危及器官的受照剂量。结果:发现PBC算法和AAA算法对靶区剂量(PTV)影响不大,对脑干、晶体、视神经、脊髓四种危及器官的影响中,晶体的剂量差别较大,其次为视神经。结论:分析晶体受照剂量差别大的主要原因是晶体的受照剂量主要来自光栅运动中散射,AAA算法对散射的修正比PBC算法更为精确,所以在鼻咽癌调强治疗计划中AAA算法更为精确。     

基于穿越长度权重迭代重建算法的研究

目的:传统的CT迭代算法中为了简化运算,投影系数的计算选择用成像射线路径是否穿过像素内来确定投影系数矩阵中元素的数值,穿过为1,不穿过为0。有些射线只穿过像素的边缘,也被赋值为1,扩大了该射线对相应像素投影值的贡献。为减小图像重建的误差,提高图像重建质量,提出了基于穿越长度权重的迭代重建算法,通过精确建模,选择用成像射线路径在像素内的穿越长度来确定投影系数矩阵中元素的数值。方法:采用MATLAB7.0仿真工具,对Shepp-Logan模型进行计算机仿真扫描,分别以传统投影系数和穿越长度权重计算的投影系数进行ML-EM迭代重建图像。结果:仿真数据表明基于穿越长度权重投影系数的ML-EM迭代重建算法,相比基于传统投影系数的迭代重建算法,可以提高重建图像的质量。结论:基于穿越长度权重的ML-EM迭代重建算法,通过精确建模达到了控制噪声、减小误差、较为准确重建的目的。通过对成像的几何和物理因素进行精确的建模,能有效地控制其中的非随机部分的影响,减小图像重建误差,一方面对迭代重建算法提供一种新的投影系数的计算方法,另一方面进一步提高迭代算法在CT重建中的图像质量。     

基于扩展Infomax 独立分量分析算法的脑电信号消噪

背景：脑电信号能够反映大脑不同的生理病理状态,但在采集和分析处理过程中极易受到各种噪声的干扰,如眼球运动、眨眼、心电、肌电等,这些噪声的存在严重影响了脑电信号的分析和处理。 目的：介绍了一种基于扩展Infomax的独立分量分析方法,并用于脑电信号消噪。 方法：通过扩展Infomax算法的迭代求得分离矩阵,采用去除噪声分量后的独立成分重构需要记录的脑电信号,观察Matlab仿真得到的去噪后的脑电信号,同时比较去噪前后各导联脑电信号与眼电信号的相关性。 结果与结论：使用扩展Infomax 独立分量分析算法能够成功地去除多导脑电信号中的眼电干扰。再比较去噪前后各导联脑电信号的功率谱,可以发现使用扩展Infomax独立分量分析算法同时也能够成功地去除多导脑电信号中的工频干扰,且对脑电信号中的其他有用信号几乎没有破坏。     

一种用于医学图像分割算法验证的模拟图像生成方法

目的 医学图像分割是计算机辅助诊断与治疗的基础技术,对各种自动分割算法性能的验证极为重要;但是临床图像无法直接提供“金标准”,亟需解决导致验证所需的测试数据难以量化评估的问题.方法 使用傅里叶描述子作为描述临床图像中待分割区域轮廓的函数,通过对傅里叶描述子的抽样生成新的轮廓,最后使用纹理匹配技术计算新图像中像素点的灰度值.结果 针对颅内出血的图像,以生成的模拟图像作为测试图像,对多阈值分割和水平集分割算法的精确性和准确性进行了定量的验证.结论 实验表明本方法能够快速地生成逼真的模拟医学图像,对分割算法的验证具有很强的实用性.     

不同算法所得IMRT计划的剂量学验证评估

目的:评估分别采用AAA(Analytic Anisotropic Algorithm)算法和PBC(Pencil Beam Convolution)算法所制订的IMRT计划在质量学验证方面的差异。方法:选取20例肺部肿瘤患者,对每个病例分别用AAA和PBC两种算法进行剂量计算得到2个IMRT计划,将病人的IMRT计划移植至模体生成QA(quality assurance)计划,使用Mapcheck工具对QA计划分别进行剂量学验证,并对结果进行比较和分析。结果:采用AAA算法进行肺部肿痛的剂量运算时,其所得到的治疗计划在剂量验证的结果方面要明显优于PBC算法所得到的治疗计划,值得注意的是,在其中进一步选取7例靶区位置和形态较为复杂的病例,出现以上结果的现象会更加明显。结论:从剂量学验证的角度来看,对于类似于肺部肿瘤这种靶区周围存在明显密度差异的肿瘤,在选取IMRT计划中剂量运算法则时,AAA算法剂量学验证的γ通过率更高,运算更加准确,尤其是如果靶区较为复杂时,这种表现更加显著。