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一种改善动脉自旋标记磁共振图像中部分容积效应的新算法

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西北工业大学学报 2015年第3期33卷 516-523页

作者：黄伟陈光南昌大学信息工程学院浙江南昌330031 西安通信学院陕西西安710072

动脉自旋标记磁共振图像是一种新颖的无侵入式的功能性磁共振图像。这类图像可以直观测量患者大脑血流量,对揭示患者是否患有老年痴呆症及判断相应的病症程度十分有效。然而,动脉自旋标记图像本身的分辨率不高,再加上扫描过程中不可避... 详细信息

动脉自旋标记磁共振图像是一种新颖的无侵入式的功能性磁共振图像。这类图像可以直观测量患者大脑血流量,对揭示患者是否患有老年痴呆症及判断相应的病症程度十分有效。然而,动脉自旋标记图像本身的分辨率不高,再加上扫描过程中不可避免的信号相叉污染和像素异质性等问题,使得部分容积效应在该类图像中普遍存在。部分容积效应会造成动脉自旋标记图像中信号还原失真,进而影响患者大脑血流量测量,对其病症判断带来不利影响。在文章中,一种基于单像素点信息的新颖算法被提出,改善动脉自旋标记磁共振图像中的部分容积效应。大量的统计比较实验表明,该算法不仅能解决国际上现行的改善算法中不可避免的改善结果过度模糊、丢失大脑细节信息问题,还能对准确判断患者老年痴呆病症程度能起到积极作用。

关键词：算法有约束最优化实验设计诊断拉格朗日乘数线性回归磁共振成像最优化信噪比光谱分辨率支持向量机动脉自旋标记大脑血流量老年痴呆症磁共振图像部分容积效应

部分容积效应对SPECT/CT定量计算结果的影响

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中国医学影像学杂志 2017年第11期25卷 867-871页

作者：黄克敏冯彦林梁伟棠李林冯叶霞邓大浪贺伟平广东省佛山市第一人民医院核医学科广东佛山528000

目的部分容积效应是影响核医学显像图像质量和定量精确性的主要因素。本文探讨部分容积效应对SPECT/CT定量计算结果的影响。资料与方法分别对Jaszczak圆筒模型以及IEC体模进行SPECT/CT断层显像,并进行CT衰减校正和散射校正以及三维有序... 详细信息

目的部分容积效应是影响核医学显像图像质量和定量精确性的主要因素。本文探讨部分容积效应对SPECT/CT定量计算结果的影响。资料与方法分别对Jaszczak圆筒模型以及IEC体模进行SPECT/CT断层显像,并进行CT衰减校正和散射校正以及三维有序子集最大期望值法(3D-OSEM)图像重建。根据Jaszczak圆筒模型重建图像获得特定采集及重建条件下的系统容积灵敏度(cpm/k Bq),计算IEC体模内不同大小热区的绝对放射性活度(k Bq/ml),并与真实活度值进行比较,验算其定量精确性。比较特定采集及重建条件下不同大小热区定量精确性的差异,以及不同大小容积感兴趣区(VOI)、热区/本底比值(TBR)以及采集时间显像对定量精确性的影响。结果使用3D-OSEM重建算法、CT衰减校正、散射校正时,各球体的绝对放射性活度与真实活度值的差异与球体大小显著相关(r=-0.844,P容积的增加而明显减小。不同VOI范围显著影响球体定量精确性。对于1.15~11.49 ml球体,其边缘的定量精确性明显低于中心,且各球体定量误差随VOI的减小而减小(r=0.999、0.992、0.994、0.767,P0.05)。不同TBR及采集时间显像中,高TBR显像各球体的平均定量误差(-44.19%)小于低TBR显像(-46.18%),20 s/帧采集显像(-44.33%)小于10 s/帧采集显像(-46.04%)。结论部分容积效应可显著影响SPECT/CT定量精确性,尤其对小病灶以及病灶的边缘部分更为显著。

关键词：体层摄影术发射型计算机单光子体层摄影术 X线计算机图像处理计算机辅助部分容积效应

部分容积效应校正技术在PET/CT诊断单发肺结节中的应用

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中华核医学杂志 2007年第5期27卷 306-308页

作者：于丽娟吴文凯赵周社哈尔滨医科大学附属肿瘤医院PET/CT中心 150081 中国医学科学院中国协和医科大学肿瘤医院核医学科 GE医疗系统集团

目的采用部分容积效应(PVE)校正技术提高^(18)F-FDG PET/CT 对单发肺结节诊断的准确性。方法采用 Jaszczak 模型,在模型内放置直径分别为24.8,19.7,15.6,12.4,9.85,7.82和4.9 mm 的"热区"小球,每个小球内含^(18)F-FDG 24 kBq/ml,进行 PE... 详细信息

目的采用部分容积效应(PVE)校正技术提高^(18)F-FDG PET/CT 对单发肺结节诊断的准确性。方法采用 Jaszczak 模型,在模型内放置直径分别为24.8,19.7,15.6,12.4,9.85,7.82和4.9 mm 的"热区"小球,每个小球内含^(18)F-FDG 24 kBq/ml,进行 PET/CT 模型扫描,获得恢复系数(RC)后,选择 PET/CT 显像阳性,病灶直径<25 mm 且有病理检查结果的24例单发肺结节的患者资料进行分析。以最大 SUV(SUV_(max)≥2.5为标准,与病理检查结果进行对比研究。结果二维(2D)扫描模式的 RC 值大于三维(3D)扫描模式的 RC 值,表明同等条件下2D 扫描模式 PVE 比3D 扫描模式小。PET/CT 的SUV_(校正)降低了对单发肺结节诊断的假阴性,使其灵敏度和准确性分别由原来的62.5%,62.5%提高为100.0%,87.5%。结论 SUV_(校正)的应用明显提高了 PET/CT 对肺结节诊断的灵敏度和准确性,但是对肺结节诊断的特异性并无变化。采用 PVE 校正技术明显提高了 PET/CT 诊断直径<25 mm 的单发肺结节的准确性。

关键词：肺肿瘤体层摄影术,发射型计算机体层摄影术,X线计算机部分容积效应

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部分容积效应对双探头符合探测图像的影响

中华核医学杂志 2003年第4期23卷 247-249页

作者：耿建华陈盛祖陈英茂朱继庆曹秀华赵卫强中国医学科学院中国协和医科大学肿瘤医院核医学科北京100021 解放军总医院核医学科

目的　探讨双探头符合探测 (DHC)图像中热灶的部分容积效应。方法　双探头符合探测设备 :GEHawkeye。模型 :东芝AZ 6 18ECT模型。核素 :1 8F 脱氧葡萄糖 (FDG) ,活度为 2 0 4～ 15MBq ,分 18次扫描。图像重建 :OSEM ,Hanning后滤波。由... 详细信息

目的　探讨双探头符合探测 (DHC)图像中热灶的部分容积效应。方法　双探头符合探测设备 :GEHawkeye。模型 :东芝AZ 6 18ECT模型。核素 :1 8F 脱氧葡萄糖 (FDG) ,活度为 2 0 4～ 15MBq ,分 18次扫描。图像重建 :OSEM ,Hanning后滤波。由模型热灶区的重建数据确定热灶的恢复系数及半高宽 ,分析部分容积效应。结果　①恢复系数随热灶增大而减小 ;②同一热灶的恢复系数随感兴趣区增大而减小 ;③热灶恢复系数随其实际放射性浓度增高而降低 ;④热灶半高宽随其实际放射性浓度增加而展宽。结论　DHC图像的部分容积效应随病灶减小和病灶放射性浓度增加而增强。

关键词：双探头符合探测图像部分容积效应模型肿瘤放射疗法热灶

正电子发射断层扫描图像部分容积效应的模拟研究及实验检验

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原子能科学技术 2004年第5期38卷 467-473页

作者：陈英茂耿建华田嘉禾尹大一姚树林陈盛祖中国人民解放军总医院核医学科北京100853 中国医学科学院肿瘤医院核医学科北京100021

用模拟实验研究了正电子发射断层扫描(PET)部分容积效应与相关影响因素间的关系。依据形成部分容积效应的理论,由计算机模拟PET各种分辨率情况下各种大小热灶的图像。计算图像的最大恢复系数、平均恢复系数及图像热灶半高宽,并用PET实... 详细信息

用模拟实验研究了正电子发射断层扫描(PET)部分容积效应与相关影响因素间的关系。依据形成部分容积效应的理论,由计算机模拟PET各种分辨率情况下各种大小热灶的图像。计算图像的最大恢复系数、平均恢复系数及图像热灶半高宽,并用PET实验进行了检验。结果表明:PET实验的结果与模拟结果一致;当热灶直径以PET分辨率为单位时,图像热灶的最大及平均恢复系数随热灶直径的变化与分辨率无关,且热灶半高宽/分辨率与热灶直径的关系不受分辨率影响。

关键词：部分容积效应正电子发射断层扫描 PET 实验检验关系图像影响恢复系数平均计算图

部分容积效应下的神经纤维方向估计模型与算法

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部分容积效应下的神经纤维方向估计模型与算法

作者：徐田田浙江工业大学

学位级别：硕士

基于扩散磁共振信号的脑白质纤维成像是目前重构活体大脑组织微观结构的唯一一种非入侵性的方法。在多种扩散磁共振方法中,高角度分辨率扩散成像(HARDI)技术不仅克服了扩散张量模型难以重构交叉纤维的缺点,而且需要较少的扩散采样数量,... 详细信息

基于扩散磁共振信号的脑白质纤维成像是目前重构活体大脑组织微观结构的唯一一种非入侵性的方法。在多种扩散磁共振方法中,高角度分辨率扩散成像(HARDI)技术不仅克服了扩散张量模型难以重构交叉纤维的缺点,而且需要较少的扩散采样数量,成为脑纤维成像研究的热点。其中球面反卷积模型作为目前最高效的HARDI成像方法之一,大大提高了纤维重构角度的精确性。然而由于采样体素具有相对较大的体积,在脑组织之间存在不可忽略的部分容积效应,这将导致传统的纤维成像方法的不准确。针对上述问题,本文在经典球面反卷积模型的基础上,设计了新的脑纤维成像模型,同时解决了反卷积模型中球谐函数的高次谐波截断、最小二乘算法的不适定性等问题,本文的主要工作如下:(1)针对脑组织中的部分容积效应问题,提出了一种多响应核函数模型。该模型综合考虑组织中的各向同性扩散信号和各向异性扩散信号得到了新的纤维方向分布函数,从而可以从扩散加权信号中分离出各向同性扩散信号,克服了组织中的部分容积效应,提供了更加精确的纤维方向的估计。(2)基于字典基函数表示纤维方向分布函数,提出了一种新的量化各向同性信号强弱的指标。该指标基于多响应核函数模型,利用纤维方向分布函数的一部分分离出组织中的各向同性扩散信号。(3)提出一种求解多响应核函数球面反卷积模型的Richardson-Lucy(RL)算法。该算法利用额外的先验知识,在模型中增加了全变差正则化和稀疏正则化项解决了最小二乘算法的高度不适定性,保证了纤维方向的非负性。模拟数据和实际人脑数据的实验表明,本文方法可以得到更加精确的纤维重构方向,显著提高了纤维角度分辨率,并且新的量化指标相比较FA,GFA等表现出更好的特性。

关键词：部分容积效应球面反卷积 Richardson-Lucy算法空间一致性

正电子图像部分容积效应成因与校正的理论探讨

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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中华核医学杂志 2003年第5期23卷 318-319页

作者：耿建华陈盛祖陈英茂田嘉禾中国医学科学院中国协和医科大学肿瘤医院核医学科北京100021 解放军总医院核医学科

部分容积效应(PVE)是各种显像设备普遍存在的问题。在正电子发射断层显像设备(PET、符合线路SPECF)中，因其显像理论及技术上的限制，PVE较其他显像设备(CT、MRI)更为突出。本文对正电子图像PVE的成因与校正作一介绍。

关键词：正电子图像成因校正部分容积效应显像设备

模型函数拟合法校正心肌PET显像中的部分容积效应

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第四军医大学学报 2004年第14期25卷 1274-1277页

作者：马兴荣外山比南子张虹第四军医大学西京医院核医学科陕西西安710033 重粒子治疗中心医疗情报室放射线医学综合研究所西安交通大学电工电子教学实验中心陕西西安710049

目的 :PET心肌显像的准确性受到部分容积效应(PVE)的限制 ,一种模型拟合的方法用于校正该效应 .方法 :模型来自心肌断层图像的剖面曲线 ,与PET探头的响应函数卷积后再与测量的心肌PET数据作拟合 ,求出在最小二乘意义上最佳拟合时模型的... 详细信息

目的 :PET心肌显像的准确性受到部分容积效应(PVE)的限制 ,一种模型拟合的方法用于校正该效应 .方法 :模型来自心肌断层图像的剖面曲线 ,与PET探头的响应函数卷积后再与测量的心肌PET数据作拟合 ,求出在最小二乘意义上最佳拟合时模型的参数 .心肌模型分为两类 :2个一维模型和 1个二维模型 .一维模型中的一个采用了 4个参数 :计数、本底、心肌壁厚及位置 ,另一个引入系统的空间分辨率作为第 5个参数 .一维模型是用 2个相距一定距离的方形波与高斯分布函数卷积生成 .二维模型只用上述的前 4个参数 ,但由二维的心肌断层图像与二维高斯分布函数卷积生成 .拟合采用迭代的非线性最小二乘法 .所用的心肌断层数据分别来自 :计算机模拟、心肌模型和患者的PET检查结果 .结果 :对计算机模拟的心肌数据 ,即使心肌厚度在系统空间分辨率的 1 /4,二维模型的恢复因子 (RC)也在 0 .97～ 1 .1 0之间 .对一维模型 ,只有当心肌厚度大于系统空间分辨率的 1 .5倍时 ,RC才 >0 .9.二维模型用于心肌模型PET数据时 ,对不同的心肌厚度 ,RC都接近 1 .0 .二维模型对患者心肌PET采集图像中较薄的部分也能较好地作PVE校正 .迭代过程对较大的心肌厚度范围和不同的噪声水平都能收敛 .结论

关键词：部分容积效应体层摄影术发射型计算机

基于部分容积效应独立改善与深度多模态医学图像推衍前沿技术的失智症病情智能诊断研究

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基于部分容积效应独立改善与深度多模态医学图像推衍前沿技术的失...

作者：万楚瑜南昌大学

学位级别：硕士

由于传统的基于区域的部分容积效应改善方法在对失智症患者的动脉自旋标记图像改善过程中引入了像素点最近邻域内其他的像素点信息,可能会导致改善结果过度模糊,且严重缺失大脑组织结构细节的问题。本文提出了一种基于单像素点信息的部... 详细信息

由于传统的基于区域的部分容积效应改善方法在对失智症患者的动脉自旋标记图像改善过程中引入了像素点最近邻域内其他的像素点信息,可能会导致改善结果过度模糊,且严重缺失大脑组织结构细节的问题。本文提出了一种基于单像素点信息的部分容积效应改善方法,不额外引入其他像素点信息,只基于单像素点本身信息进行部分容积效应改善,避免了传统的基于区域的改善方法的缺陷。利用深度学习模型实现由结构性磁共振成像推衍得到动脉自旋标记磁共振图像,由于动脉自旋标记图像是一种功能性磁共振图像,所以此推衍过程是由结构性磁共振图像到功能性磁共振图像的异构推衍。利用新提出的基于单像素点的改善方法对推衍所得的动脉自旋标记图像进行部分容积效应改善。再将结构性磁共振成像与推衍所得的动脉自旋标记图像相结合,运用多种诊断工具对失智症患者病情进行智能诊断研究。

关键词：失智症部分容积效应动脉自旋标记图像病情智能诊断