BOLD和DTI图像在神经导航中的配准、纤维束示踪及临床应用

目的实现神经导航系统中BOLD激活图和DTI图像的配准融合,并进行白质纤维束示踪。方法在1.5T场强磁共振系统中根据特定任务采集BOLD数据,进行统计处理得到脑功能区激活图;采集DTI数据和导航T1结构像,通过图像传输及格式处理,输入导航系统。利用图像DICOM信息,进行图像配准。采用线延伸算法对兴趣区内的体素进行纤维束跟踪,在导航系统中以彩色融合图像显示激活区和神经纤维束。结果上述图像配准融合结果良好,融合图像成功用于26例神经外科术中导航,使用效果满意。结论功能磁共振图像在神经导航中的配准融合,为颅脑病变术前制订手术计划、术中保护正常脑功能及进行脑功能研究提供有力的研究工具。     

基于VTK和ITK环境的超声图像三维重建

背景:医学图像的三维模型,能够准确的三维结构在临床诊断上凸显重要性。目的:对连续多帧的超声图像进行三维结构重建。方法:利用可视化工具VTK和图像的配准分割工具ITK,在VC++的平台下,采取直接体绘制的方法,对连续多帧的DICOM医学超声图像进行了三维重建,并且用户可以利用鼠标与图片进行交互,实现任意角度的旋转。结果与结论:合成体绘制在重建中的效果较优,相对而言更适合超声图像的三维重建。     

表面线圈接受信号对磁共振波谱化学位移成像分析的影响

目的探讨表面线圈接受信号对磁共振波谱分析的影响.方法实验研究采用含有0.1% Gd-DTPA(0.5 mmol/ml)的500 ml 生理盐水模型:一是将其直接放置在柔性线圈表面上,横断面、冠状面T1加权成像,然后对中心层面图像Profile测定;MR检查后对同一模型进行多体素化学位移成像氢波谱检查.二是将同一模型包绕在线圈内,采用上述同样方法进行检查.另对1例人体肩背部脂肪瘤进行活体多体素化学位移成像氢波谱检查,柔性表面线圈贴近肩背部病灶部位进行信号采集.结果水模型直接放在表面线圈上,等中心层面横断面图像Profile显示中心明显低于左右两侧,远离线圈侧明显低于靠近线圈侧,波谱亦显示感兴趣区内远离线圈侧波谱信号幅度明显低于靠近线圈侧.水模型包绕在线圈内,等中心层面横断面图像Profile在左右、前后方向基本均匀分布;MRS波谱信号幅度大小分布与距离线圈远近无关.水模型冠状面Profile显示靠近线圈中心明显高于两侧.人体脂肪瘤波谱图像示感兴趣区内靠近表面线圈侧波谱信号幅度明显高于远离线圈侧.结论表面线圈接受信号不均匀性会对磁共振波谱定量分析产生直接影响;将检查对象放置在线圈中心并包绕在柔性线圈内可以基本排除其对波谱定量分析的影响.     

基于VTK软件的结直肠段三维数字可视化

背景:将二维断层图像序列转变为具有直观立体效果的图像,展现人体器官的三维结构与形态,提供传统手段无法获得的解剖结构信息,是医学数据场可视化的基本任务.目的:利用医学图像的三维可视化技术,建立肠道切片数据的三维可视化模型,为口服胶囊机器人在肠道中的空间位置跟踪研究、粪便嵌塞性肠梗阻情况下肠道承受水压冲洗能力的数值模拟研究提供肠道的几何空间结构参考依据.方法:医学图像切片可视化的一般过程,包括图像获取、配准、三维面绘制重建,以及在Visual C++中利用VTK软件实现三维数字可视化.结果与结论:利用VTK软件,实现了结直肠的三维数字可视化,可实现结直肠三维图像的旋转、缩放、平移,并将其集成到MFC图形用户界面中.实际得到的三维可视化模型可为口服胶囊机器人在肠道中的空间位置跟踪研究、粪便嵌塞性肠梗阻情况下肠道承受水压冲洗能力的数值模拟研究提供图像参考依据.     

基于频域时域相结合的医学图像配准算法

为解决存在平移变换和旋转变换的2幅刚性医学图像的配准问题,结合图像信号傅里叶变换的平移特性和旋转特性,提出了一种基于频域与时域相结合的医学图像配准算法.该算法将旋转调整和平移调整分而治之,首先以图像信号的幅度谱巨相关确定旋转参数,再以图像的时域体素互相关确定平移参数.将该算法用于对核医学图像配准及多模态医学图像配准实验,结果表明该算法是一种速度快、精度高、鲁棒性好的医学图像配准方法.     

基于调幅-调频与熵图多模态医学图像的配准

背景:基于传统互信息量的多模态医学图像配准方法配准时需要利用二维直方图或者Parzen窗函数的方法估计概率密度分布,进而计算互信息量,这种方式计算速度慢,而且只考虑了图像的灰度信息,容易出现误配。目的:针对目前主流的配准方法鲁棒性差、耗时的缺点,提出了一种新的基于调幅-调频(AM-FM)特征互信息量的快速配准方法。方法:该方法考虑了图像的空间和结构信息;首先通过AM-FM模型对图像进行分解,得到图像的AM-FM特征,与图像的灰度特征一起组成高维特征;然后利用熵图和最小生成树加快AM-FM特征互信息量的计算,从而实现了医学图像的快速配准。结果与结论:对20组磁共振T1-T2加权图像、CT/正电子发射计算机断层成像图像进行了实验,结果表明该方法在图像空间分辨率较低,有噪声影响等情况下均可以达到较好的结果,且配准精度优于国际上的主流方法,具有计算速度快,精度高,鲁棒性强的特点,适于临床应用。     

基于VTK和ITK环境的超声图像三维重建

背景：医学图像的三维模型,能够准确的三维结构在临床诊断上凸显重要性。目的：对连续多帧的超声图像进行三维结构重建。方法：利用可视化工具VTK和图像的配准分割工具ITK,在VC＋＋的平台下,采取直接体绘制的方法,对连续多帧的DICOM医学超声图像进行了三维重建,并且用户可以利用鼠标与图片进行交互,实现任意角度的旋转。结果与结论：合成体绘制在重建中的效果较优,相对而言更适合超声图像的三维重建。     

三维多模态医学图像自动配准方法研究

提出一种综合应用图像分割与互信息的医学图像自动配准方法.首先采用门限法和数学形态学方法进行预处理,再用k-means方法进行分割,之后采用基于互信息的Powell优化方法配准.将该方法用于磁共振图像(MRI)和正电子发射断层扫描(PET)临床医学图像配准,得到较满意的效果.     

集成化三维虚拟手术系统的设计

目的解决虚拟手术系统中图像处理与三维可视化等方面的关键问题。方法利用VTK的可视化功能与ITK强大的图像处理功能,将它们集成起来,研究图像分割、图像配准与融合、三维重建与虚拟切割等关键技术。结果利用VTK与ITK,实现了图像的准确分割、多模态图像配准、三维重建与显示,并能进行三维虚拟切割。结论这种集成化的三维虚拟手术系统,可以使医生直观地观察手术过程与效果,提高手术的安全性与质量。     

磁共振灌注及波谱成像在鉴别高级别胶质瘤和转移瘤中的应用

目的：探讨磁共振动态磁敏感增强（DSC）灌注和氢质子2D－多体素波谱扫描在鉴别脑实质内高级别胶质瘤和脑转移瘤中的临床应用价值。方法：对术前进行了磁共振DSC灌注和氢质子2D－多体素波谱检查并经病理证实的16例高级别胶质瘤及9例脑转移瘤进行回顾性分析,分别测量瘤体最大灌注区、瘤周水肿区及T2高信号边缘区的相对脑血容量,同时测量波谱扫描层面瘤体最大灌注区及瘤周区波谱代谢物比率Cho/NAA、Cho/Cr、NAA/Cr,统计分析上述结果在两类肿瘤中的差异。结果：高级别胶质瘤和转移瘤的瘤体最大灌注区、T2高信号边缘区的相对脑血容量灌注值在组间无显著性差异,而瘤周区高级别胶质瘤组明显高于转移瘤组（P＝0.023）;2D－多体素波谱结果显示高级别胶质瘤组瘤体最大灌注区Cho/NAA、Cho/Cr值及瘤周水肿区Cho/NAA值显著高于转移瘤组。结论：磁共振DSC灌注成像及氢质子2D－多体素波谱扫描技术能提供肿瘤瘤体及瘤周肿瘤血管新生和代谢物的情况,有助于高级别胶质瘤和转移瘤的鉴别诊断。