PET/CT胸腹部图像配准算法及系统设计

本文主要从多层次变换和多层次优化策略两个方面对胸腹部联合扫描得到的PET/CT图像进行配准算法研究,重点在于校正因呼吸运动引起的图像形变和误配准,并在此基础上基于医学图像处理软件包(ITK)、可视化工具包(VTK)和面向对象开发框架(QT)设计并实现了一个交互性强、用户界面友好的医学图像配准系统。实验结果表明,本文提出的弹性配准算法能够对PET图像的形变和误配准进行校正,在准确性上比仅使用单一变换和单一优化的方法有较大改进。     

基于厚度特征模糊C均值算法的膀胱肿瘤疑似区域三维分割方法研究

目的:使用模糊C均值算法对膀胱壁厚度特征进行聚类,有效地分割出三维膀胱肿瘤疑似区域。方法:获取膀胱MRI数据,应用Level Set分割算法对膀胱内、外壁进行分割,然后计算膀胱壁的三维厚度,通过对膀胱壁厚度聚类得到三维肿瘤疑似区域。结果:由该方法分割得到的疑似区域比较准确,与临床放射医师勾画的肿瘤区域有90%以上的重叠率。结论:该方法可有效地分割出三维膀胱肿瘤疑似区域,具有一定的有效性,但尚需要采集更多的数据来进行验证。     

体重指数正常患者80 kVp低剂量冠状动脉CTA成像联合全模型迭代重建与iDose4、FBP重建算法图像质量的对照

目的探讨80 kVp低剂量联合全模型迭代重建(IMR)冠状动脉CT血管造影(CCTA)成像在体重指数(BMI) 20～25 kg/m2患者中的应用价值。方法 256层螺旋CT回顾性心电门控CCTA扫描BMI 20～25 kg/m2的患者30例,行80 kVp扫描,分别采用IMR(A组)、iDose4算法(L4; B组)和滤波反投影(FBP; C组)重建。定量指标包括测量升主动脉根部及冠脉主要分支近、中、远段CT值及图像噪声,并计算对比噪声比(CNR)。定性的指标包括主观图像噪声、血管边缘锐利度、条纹伪影及总体图像质量,采用5分法;冠脉每个节段采用4分法进行图像质量评估,计算可评估节段数。结果 3组冠脉各节段CT值差异均无统计学意义(P> 0. 05)。IMR冠脉各节段图像噪声值(SD)均明显低于iDose4及FBP算法(P<0. 001)。IMR冠脉各节段CNR均明显高于iDose4及FBP算法(P<0. 001)。IMR各定性图像质量指标评分均显著高于iDose4及FBP算法(P<0. 001)。IMR组冠脉各节段平均分数及可评估节段数均明显高于iDose4组和FBP组(P<0. 001)。而不可评估节段数明显低于iDose4组和FBP组(P<0. 001)。结论对于BMI 20～25 kg/m2的患者,IMR技术较iDose4及FBP可显著提高80 kVp CCTA成像的定性和定量图像质量,并明显降低图像噪声。     

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。     

癫痫治疗效果的复杂度评估分析

目的:针对当前临床对癫痫患者的治疗效果还缺少一种快速、客观的评估方法,本文提出了一种使用复杂度算法快速评估癫痫患者治疗效果的分析方法。方法:通过对同一癫痫患者脑电信号治疗前后的多次采样,使用复杂度算法分析癫痫患者在尺度为120,步长为10,噪声容限为0.15时的脑电波信号,通过对比癫痫患者治疗前、后的脑电信号复杂度,从而达到评估癫痫患者治疗效果的目的。结果:癫痫患者在经过一段时间治疗后的脑电信号复杂度明显大于癫痫患者治疗前的脑电信号复杂度,并且在治疗过程中我们可以明显的看到癫痫患者脑电波的复杂度变化。结论:通过临床实践验证,复杂度算法在分析癫痫患者脑电波信号方面具有较好的一致性,可以通过分析患者的脑电信号复杂度快速的给医生一个直观的评估参考标准,且只需较短的的数据就可以达到分析目的,可能成为评估癫痫患者治疗效果的一个有效手段。     

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．     

基于数据挖掘的中医治疗湿疹用药规律分析

目的 基于数据挖掘技术分析中医药治疗湿疹的组方用药规律.方法 检索收集中文期刊全文数据库(CNKI)、万方学术期刊全文数据库近20年内1214篇中医药治疗湿疹的期刊文献,使用Excel软件建立数据库,分析用药频次与高频药物性味归经分布;分析湿疹伴瘙痒剧烈时辨证用药规律;使用Spss Modeler软件基于关联规则Apriori算法挖掘湿疹治疗用药的关联规则及处方规律,并进行网络可视化分析.结果 本研究共纳入584篇文献,970首方剂,涉及中草药454味.其中内服汤剂使用频次高的药物为甘草、白鲜皮、生地黄、苦参等;外用方剂使用频次高的药物为苦参、黄柏、地肤子、蛇床子、白鲜皮等;高频药物药性以"寒/微寒"为主;药味以"苦、甘"为主;主归"肝、肺、脾"经;湿疹伴瘙痒剧烈者辨证加减使用频次高的药物为地肤子、白鲜皮、乌梢蛇等;通过关联规则发现核心药对为栀子-甘草、黄柏-白鲜皮-苦参、荆芥-防风、蛇床子-地肤子-苦参、白鲜皮-地肤子-苦参.结论 中医治疗湿疹处方用药以清热药、解表药、利水渗湿药、攻毒杀虫止痒药为主,甘草、白鲜皮、荆芥、防风和苦参等药物使用频次高.     

分化型甲状腺癌术后患者L-T4初始剂量回归方程准确性验证

目的：对于甲状腺术后患者,经验性给药并不能准确预测术后最佳初始剂量,为提高术后患者初次随访时甲状腺功能达标率,我们之前的研究基于患者年龄和体质量指数（BMI）建立了一个预测左甲状腺素（L-T4）剂量的回归方程模型,现对这一回归方程进行准确性验证。方法：选取于我院行甲状腺全切术,且术后病理诊断为分化型甲状腺癌（DTC）的患者144例,随机分为实验组和对照组,实验组应用回归方程计算L-T4初始剂量,对照组常规经验性给药。4~6周后,患者复查甲状腺功能,并根据促甲状腺激素（TSH）水平调整L-T4剂量直至患者TSH抑制水平达标。临床药师观察患者达标情况,并记录患者初次随访达标情况、达标时间及甲状腺功能检查数据等。结果：实验组初次随访达标率63.7%,明显高于对照组的36%,同时实验组过量患者比例明显减少（20.3% vs 57.3%,P<0.05）,2组剂量不足患者比例无明显差异。同时,我们发现回归方程对于BMI在正常范围的患者效果更显著,而在超重患者中,并不优于经验性给药。结论：我们的回归方程模型较好的预测了DTC患者初始剂量,明显提高了患者达标率,并显著降低了过量患者比例。但对于超重患者的准确性一般,我们根据患者研究结果对回归方程模型做了修正,进一步提高了预测的准确性。