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国产SPECT/CT系统的定量性能研究

清华大学学报（自然科学版） 2024年第8期64卷 1509-1515页

作者：江年铭刘帆程李高丽蕾刘辉刘亚强清华大学工程物理系北京100084 北京永新医疗设备有限公司北京102206

通过与国际先进的单光子发射计算机断层扫描/电子计算机断层扫描(single-photon emission computed tomography/computed tomography, SPECT/CT)成像系统GE Discovery NM/CT 670对比,评估了国产SPECT/CT成像系统Insight NM/CT Pro定量精度,以实现定量成像。该国产成像系统由北京永新医疗设备有限公司研制。该文通过精确定量标定Insight NM/CT Pro,结合中国医药行业推荐标准YY/T 1546—2017《用于SPECT成像CT衰减校正的试验方法》和美国电气制造商协会(National Electrical Manufactures Association, NEMA)标准NEMA NU 1—2018《Gamma相机的性能测量》的相关要求,采用低能高分(low energy high resolution, LEHR)准直器评估放射性核素锝-99 m(99mTc)成像的主要性能指标,并与GE Discovery NM/CT 670进行对比。首先,使用衰减精度模型测试空气、水和骨3种不同插件的衰减误差;其次,使用NEMA NU 1—2018体模测试2个成像系统的定量精度。结果表明:Insight NM/CT Pro获得的重建图像中空气、水和骨的衰减误差依次为7.84%、 8.38%和4.66%;直径为13、 17、 22和28 mm的“热区”小球的定量恢复系数分别为38.22%、 50.98%、 66.55%和71.32%,背景浓度偏差为7.95%。国产Insight NM/CT Pro成像系统获得的重建图像质量和定量精度与GE Discovery NM/CT 670成像系统效果相当,证实了该系统定量可靠。

关键词： SPECT/CT 衰减校正模体评估定量精度

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大动物SPECT系统设计与数值模拟

清华大学学报（自然科学版） 2022年第12期62卷 1875-1883页

作者：张旨晗刘辉吕振雷侯岩松孙立风王石吴朝霞刘亚强清华大学工程物理系北京100084 北京永新医疗设备有限公司北京102206 中核高能(天津)装备有限公司天津300300

该文选用了一种现有的大动物单光子发射断层成像(single photon emission computed tomography, SPECT)探测器架构,在此基础上对其中的准直器系统进行了参数设计。通过理论计算视野(field of view, FOV)中心点的空间分辨率和探测效率以... 详细信息

该文选用了一种现有的大动物单光子发射断层成像(single photon emission computed tomography, SPECT)探测器架构,在此基础上对其中的准直器系统进行了参数设计。通过理论计算视野(field of view, FOV)中心点的空间分辨率和探测效率以及投影交叠比例并设置一定约束条件,选出了6组设计方案作为评估对象,并利用了一种性能评估方法,通过计算选定像素的局部脉冲响应的对比度恢复系数(contrast recovery coefficient, CRC)和方差,对6组不同准直器设计方案进行了评估,给出了最优化的设计方案,并通过热圆柱模型的数值模拟成像实验对该设计方案进行了成像效果验证。理论计算和数值模拟结果表明:该设计方案在满足视野中心探测效率不低于0.03%的情况下,热圆柱成像空间分辨率不低于3.0 mm,达到了技术指标要求。

关键词：大动物SPECT系统性能评估方法准直器设计方案数值模拟

多针孔心脏SPECT成像系统设计与性能评估

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原子能科学技术 2021年第S02期55卷 407-413页

作者：孙立风吕振雷侯岩松刘伟江年铭刘辉马天予中核高能(天津)装备有限公司天津300300 清华大学工程物理系北京100084 北京永新医疗设备有限公司北京102206

单光子发射计算机断层成像技术(SPECT)是放射性核素心脏显像重要的成像手段之一。受传统SPECT的平行孔准直器的灵敏度和空间分辨率的影响,SPECT心脏成像的图像质量不佳。本文在临床SPECT系统的双探头基础上,通过设计高灵敏度、高空间分... 详细信息

单光子发射计算机断层成像技术(SPECT)是放射性核素心脏显像重要的成像手段之一。受传统SPECT的平行孔准直器的灵敏度和空间分辨率的影响,SPECT心脏成像的图像质量不佳。本文在临床SPECT系统的双探头基础上,通过设计高灵敏度、高空间分辨率的多针孔准直器,取代传统的平行孔准直器,实现高性能的心脏成像。通过解析计算对系统性能进行了评估,结果表明:中心灵敏度为0.038%,空间分辨率为1 cm,优于传统的平行孔SPECT。基于数值模拟的心肌成像实验,获得了高质量的心肌重建图像,证明了基于多针孔准直器心脏SPECT成像的设计可行性。

关键词：心脏SPECT 高灵敏度高空间分辨率

基于Monte Carlo模拟的全身骨扫描SPECT专用准直器设计

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清华大学学报（自然科学版） 2023年第5期63卷 811-817页

作者：王喆鑫刘辉程李高丽蕾吕振雷江年铭何作祥刘亚强清华大学工程物理系北京100084 北京永新医疗设备有限公司北京102206 清华大学附属北京清华长庚医院北京100084

单光子发射断层成像(single photon emission computed tomography,SPECT)是放射性核素骨显像的重要成像手段之一。为进一步优化临床上应用于骨显像的SPECT系统的探测灵敏度,降低骨扫描时间,提高骨扫描效率,该文在临床双探头SPECT系统... 详细信息

单光子发射断层成像(single photon emission computed tomography,SPECT)是放射性核素骨显像的重要成像手段之一。为进一步优化临床上应用于骨显像的SPECT系统的探测灵敏度,降低骨扫描时间,提高骨扫描效率,该文在临床双探头SPECT系统的基础上,设计了高探测灵敏度的骨显像专用准直器。通过设计一系列不同的准直器参数,进行Monte Carlo仿真模拟,对不同准直器的探测灵敏度和图像分辨率进行评估,以验证准直器的几何参数与性能的关系,选出一套准直器的设计方案,并用热圆柱模型实验验证了该准直器的成像效果。结果表明:该准直器在保证图像质量的同时,能显著降低骨扫描的采集时间。

关键词：全身骨扫描单光子发射断层成像高灵敏度准直器设计 Monte Carlo模拟

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核辐射全息定位成像技术

哈尔滨工程大学学报 2022年第11期43卷 1591-1597页

作者：吕振雷胡一凡王瑞朱艺航俞彦成江年铭许天鹏乔智红马天予清华大学工程物理系北京100084 北京永新医疗设备有限公司北京102206 国家核安保技术中心北京102445

为了实现对放射源的三维全息定位成像,本文研发并测试了核辐射全息定位成像系统。采用了4个全景式伽马相机构成了辐射探测系统,并进行了系统设计的优化;采用4个深度相机构成可见光全息成像系统;开发了基于最大似然期望最大化的三维图像... 详细信息

为了实现对放射源的三维全息定位成像,本文研发并测试了核辐射全息定位成像系统。采用了4个全景式伽马相机构成了辐射探测系统,并进行了系统设计的优化;采用4个深度相机构成可见光全息成像系统;开发了基于最大似然期望最大化的三维图像重建算法及精确系统传输矩阵的生成算法。完成了实际系统的搭建,并利用^(57)Co单点源进行了系统定位偏差实验测试。实验结果显示:本系统能够实现核辐射-可见光场景三维全息融合定位成像,对^(57)Co单点源的平均定位偏差为18.37 mm。

关键词：核辐射成像三维定位成像最大似然期望最大化法伽马探测图像重建深度相机伽马相机全息成像

基于SOM神经网络和均值漂移算法的DOI-PET探测器泛场图像晶体识别

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原子能科学技术 2022年第S01期56卷 235-242页

作者：徐一帆侯岩松纪英财孙立风魏清阳北京科技大学自动化学院北京市工业波谱成像工程技术研究中心北京100083 北京永新医疗设备有限公司北京102206 中核高能(天津)装备有限公司天津300300

正电子发射断层扫描(PET)是一种功能性核医学成像设备,已广泛应用于临床检验和临床前研究。其核心探测器主要采用闪烁晶体阵列耦合光电器件阵列的模块化设计。该类型探测器需要对其泛场图像进行分割,制作晶体位置查找表。本文开发了一... 详细信息

正电子发射断层扫描(PET)是一种功能性核医学成像设备,已广泛应用于临床检验和临床前研究。其核心探测器主要采用闪烁晶体阵列耦合光电器件阵列的模块化设计。该类型探测器需要对其泛场图像进行分割,制作晶体位置查找表。本文开发了一种针对双层错位的DOI-PET探测器的泛场图像晶体响应中心自动识别和分割算法。基于奇异值分解和均值漂移的算法实现顶层晶体中心的识别;基于自组织映射(SOM)神经网络的算法和均值漂移实现底层晶体中心的识别;采用基于欧氏距离的算法,实现了泛场图像晶体单元的分割。将本文所开发的算法用于整环(48张)PET泛场图像,晶体模块中心识别的准确率为99.34%,完成分割整张泛场图像的平均耗时为101 s。测试结果表明,本文所开发的泛场图像晶体响应中心自动识别和分割算法适用于双层错位的DOI-PET探测器,算法鲁棒性强、准确率高、运算速度快。

关键词：正电子发射断层成像晶体识别自组织映射神经网络奇异值分解均值漂移

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基于卷积神经网络的γ放射性核素识别方法

清华大学学报（自然科学版） 2023年第6期63卷 980-986页

作者：杜晓闯梁漫春黎岢俞彦成刘欣汪向伟王汝栋张国杰付起清华大学工程物理系北京100084 北京永新医疗设备有限公司北京102206 中国人民解放军91515部队三亚572016

快速、准确的放射性核素识别可有效地对放射性危险源进行及时的监测预警,对保护人们远离放射源的威胁具有重要意义。该文基于卷积神经网络研究了放射性核素γ能谱的识别。通过溴化镧能谱仪采集16种放射性核素的γ能谱数据,并通过改变放... 详细信息

快速、准确的放射性核素识别可有效地对放射性危险源进行及时的监测预警,对保护人们远离放射源的威胁具有重要意义。该文基于卷积神经网络研究了放射性核素γ能谱的识别。通过溴化镧能谱仪采集16种放射性核素的γ能谱数据,并通过改变放射性核素γ能谱的计数和能谱漂移程度,创建生成大量单核素和双核素γ能谱训练数据,利用自搭建的卷积神经网络开展放射性核素识别模型训练。实验采集其中9种核素及其双核素的混合能谱对核素识别模型开展验证,结果表明:在剂量率约为0.5μSv/h、测量采集时间为60 s时,模型的识别准确率可达92.63%,满足在低剂量率下对放射性核素进行快速识别筛查的需求。

关键词：放射性核素识别 γ能谱卷积神经网络核安全

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基于本体的临床试验数据语义查询

清华大学学报（自然科学版） 2012年第1期52卷 47-54页

作者：黄必清王涛朱鹏薛霄吴芸清华大学国家CIMS工程技术研究中心北京100084 徐州雷奥医疗设备有限公司徐州221116

临床试验数据的描述中多自然语言、多专业医学术语的特点使得用户难以通过自定义的关键字快速定位所需的资源。该文采用基于本体的方法实现对于临床试验数据的语义查询。该系统的实现步骤如下:使用OWL(Web on-tology language)构建基于I... 详细信息

临床试验数据的描述中多自然语言、多专业医学术语的特点使得用户难以通过自定义的关键字快速定位所需的资源。该文采用基于本体的方法实现对于临床试验数据的语义查询。该系统的实现步骤如下:使用OWL(Web on-tology language)构建基于ICD-10和ICMJE标准的本体,包含疾病和临床试验类;从Clinical Trials注册库获取临床试验数据,标注为本体中的临床试验类实例;建立临床试验实例与疾病实例的联系;借助SPARQL实现对于临床试验数据结构化的查询。使用上述方法,用户能够通过疾病实例和相关属性的关键字,表达结构化的语义查询条件,精确定位所需的临床试验。与传统的仅基于关键字匹配的查询方法相比,该方法所表达的查询条件能够更加准确地描述用户的查询需求。

关键词：语义查询本体网络本体语言(OWL) SPARQL

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基于本体的过程融合

清华大学学报（自然科学版） 2012年第5期52卷 648-654页

作者：朱鹏李成海黄必清吴澄吴芸清华大学国家CIMS工程技术研究中心北京100084 徐州雷奥医疗设备有限公司徐州221116

随着大众健康需求的变化,长期、系统、个性化的健康服务过程成为一种新的趋势。医疗机构的分科,使消费者不得不参与到多个科室开出的不同健康服务过程之中。为了方便消费者就医、减少冗余的服务项目、提高消费者的服务满意度,该文试图... 详细信息

随着大众健康需求的变化,长期、系统、个性化的健康服务过程成为一种新的趋势。医疗机构的分科,使消费者不得不参与到多个科室开出的不同健康服务过程之中。为了方便消费者就医、减少冗余的服务项目、提高消费者的服务满意度,该文试图实现多个健康服务过程的融合。为此,首先分析了可融合任务的种类和特点,给出了机构本体以统一概念,说明概念之间的关系;然后给出了基于该本体的服务过程融合算法;最后,实现了该算法的原型系统,并以孕中贫血诊疗服务过程与孕中健康检查服务过程的融合实例说明了该算法。运行的结果表明:该算法能够很好地对服务过程进行融合,从而提高消费者的满意度。

关键词：过程建模健康服务本体过程融合