目的探討磁共振彌散加權成像（DWI）聯合三維容積內插值屏氣檢查（3D-VIBE）在評價肝門膽管癌淋巴結轉移中的價值。方法收集2009年7月至2011年3月行上腹部磁共振成像（MRI）檢查并經手術、病理學檢查證實的連續性肝門膽管癌病例37例，比較DWI和VIBE序列對淋巴結顯示的差異，分析淋巴結的形態及分布情況。在DWI序列上測量淋巴結的信號強度（SI）并計算表觀彌散系數（ADC），在3D-VIBE圖像上測量淋巴結與肝實質SI之比（SI淋巴結/SI肝臟），對轉移性與非轉移性淋巴結的差異進行比較。結果37例患者59組淋巴結中，51組在DWI和3D-VIBE序列上均顯示，8組僅在一種序列圖像上顯示，兩種序列圖像淋巴結顯示率的差異無統計學意義（P=0.070）。在DWI軸位像和3D-VIBE增強掃描圖像上，所有顯示淋巴結的短徑分別為（0.82±0.27） cm和（0.79±0.26） cm，兩者的差異無統計學意義（P=0.628）。3D-VIBE圖像上，轉移性淋巴結的短徑為（1.05±0.42） cm，明顯大于非轉移性淋巴結〔(0.78±0.22) cm〕，P=0.030。轉移性淋巴結的ADC值為（1.64±0.30）×10-3 mm2/s，明顯小于非轉移性淋巴結的ADC值〔(2.28±0.79)×10-3 mm2/s〕，P=0.033。動態增強掃描門靜脈期轉移性與非轉移性淋巴結的SI淋巴結/SI肝臟分別為1.24±0.31和1.33±0.25，3 min延遲期轉移性與非轉移性淋巴結的SI淋巴結/SI肝臟分別為1.34±0.28和1.19±0.15，差異均無統計學意義（P=0.368，P=0.081）。在DWI序列圖像中，隨著b值增大，圖像的SI逐漸降低。結論DWI和3D-VIBE序列檢測的ADC值及淋巴結短徑的差異對于鑒別肝門膽管癌淋巴結轉移具有一定價值，聯合DWI、3D-VIBE序列能夠更準確地評價肝門膽管癌淋巴結轉移情況。
目的探討肝臟局灶性病變（FHL）的強化方式在其定性診斷中的價值。方法前瞻性納入47例FHL病例（50個病灶），采用MRI三維容積式內插值法屏氣檢查序列（3D-VIBE）對病灶進行包括動脈早期、動脈晚期和門靜脈期在內的多期動態增強掃描，分析3DVIBE序列所顯示的病灶形態學特點和測量病灶的對比噪聲比，重點觀察病灶的強化方式和強化方式的動態演變過程。結果①17例（20個病灶）肝細胞肝癌（HCC）多表現為“動脈期快進、門靜脈期快出”的強化方式，60％的HCC出現“假包膜”，65％合并肝硬變背景； ②3例膽管細胞肝癌動脈期輕度強化，門靜脈期及延遲期強化，67％合并有病灶周圍近側肝內膽管的擴張； ③12個（100％）轉移性肝癌均表現為周邊程度不一的環形強化； ④肝血管瘤在動脈早期邊緣呈周邊結節樣強化，并隨時間推移出現向心性的“推進式”強化； ⑤4例細菌性肝膿腫主要表現為膿腫壁的簇狀或環形強化和內部纖維分隔的輕度強化， 1例嗜酸性肉芽腫僅輕度強化。結論FHL的形態學特征以及動脈期的強化特點和強化演變方式對定性診斷幫助較大； MRI 3D-VIBE序列多期動態掃描是提供上述信息的最優影像學技術。
在醫學圖像的處理及分析中, 常常需要對圖像進行插值運算。盡管高斯徑向基(GRBF)插值有插值精度高的優點, 但運算時間長的不足仍限制了它在圖像插值中的應用。因此, 本文提出采用基于計算統一設備架構(CUDA)的方法實現二維和三維醫學圖像的GRBF快速插值。根據CUDA單指令多線程(SIMT)的執行模型, 采用合并訪存、共享內存等各種合適的內存優化措施。并且在應用對數據空間進行二維分塊, 三維分體策略的過程中使用基于重疊區域的自然縫合算法來消除圖像插值連接邊界的失真現象。在保持較高圖像插值精度的基礎上, 二維和三維醫學圖像GRBF插值各基本計算步驟都得到了極大的加速。實驗結果表明:基于CUDA平臺的GRBF插值執行效率與傳統CPU運算相比明顯提高, 對其在圖像插值中的應用具有相當的參考價值。
提出三維凸集投影(3D POCS)算法,用于實現三維肺部CT圖像的超分辨率重建;并采用多分辨率混合顯示方式實現肺結節的三維可視化。首先,構建多個有亞像素級位移的低分辨率三維圖像,并生成參考圖像;其次,利用三維運動估計方法,將低分辨率圖像映射到高分辨率參考圖像上;利用一致性約束凸集對三維參考圖像進行修正,迭代重建出高分辨率三維圖像;最后,混合顯示不同分辨率下繪制的圖像。實驗選取5組圖集做性能評價,并與3種插值方法進行比較。主客觀兩方面的評價顯示,3D POCS算法實現三維圖像的超分辨率重建性能優于其他方法;混合顯示方式能夠滿足肺結節的高分辨率三維可視化的需要。
基準點選擇對三次樣條插值法去噪的效果有重要影響。本文針對通常的三次樣條插值濾波方法, 提出一種改進的心電(ECG)信號濾波算法, 能適應更寬范圍的基線噪聲頻率分布。算法通過對原始ECG信號求一階導數, 得到每一個心拍周期內的最大和最小值點, 其對應的位置作為基準點的位置。然后對原始ECG信號通過截止頻率為1.5 Hz的高通濾波器, 將濾波前后基準點所對應信號幅值的差值作為基準點的幅度。對這些基準點進行三次樣條插值曲線擬合, 所得擬合曲線為基線漂移曲線。改進算法與原單點法相比, 在模擬兩種基線漂移情況下, 改進樣條差值的擬合基線漂移曲線對模擬基線漂移的相關系數分別提高了0.242和0.13;真實基線漂移的情況下, 多個臨床數據實驗顯示改進樣條差值法平均相關系數達到0.972。
擴散張量成像(DTI)是近年來快速發展的一種磁共振成像技術, 而擴散張量插值是DTI圖像處理過程中一個非常重要的步驟。傳統的譜四元數插值方法對插值點張量的方向進行了修正, 能夠保持張量的各向異性, 但沒有對張量的大小進行修正。本文在傳統譜四元數插值的基礎上提出了一種改進的譜四元數插值方法, 該方法首先對擴散張量進行譜分解, 并利用四元數表示張量的方向, 然后針對不同情況, 分別對張量的大小和方向進行修正, 最后求加權平均值得到插值點張量。通過仿真數據和真實數據將改進方法與譜四元數方法和對數-歐幾里德方法進行比較, 結果表明改進后的方法既能保持張量的部分各向異性指標(FA)和行列式的單調性, 又能保持張量的各向異性, 為擴散張量圖像處理提供了一種重要的插值方法。
充分考慮調強放療計劃系統產生的計劃劑量數據中存在較多梯度邊緣點的特點，提出了一種基于梯度特征的調強放療計劃劑量插值算法（TDAGI）。算法首先改進了傳統Canny邊緣探測方法，并根據計劃劑量數據平面的梯度信息來獲取該平面上各梯度邊緣點和非梯度邊緣點；對梯度邊緣點追蹤梯度剖面并計算其所對應的銳度，對非梯度邊緣點計算自定義的偏離系數。使用銳度和偏離系數，通過TDAGI所構造的分布函數得到以該數據平面上每一點為雙三次插值中心點時對應的雙三次插值核的系數，對每一個待插值點進行特定的雙三次插值，從而得到每一個待插值點的計劃劑量數據。結果表明TDAGI與傳統雙三次插值算法以及目前治療計劃系統中廣為使用的雙線性插值算法相比，在減小誤差的同時，具有梯度保持方面的優勢，因此TDAGI對于調強放療計劃劑量插值有一定的實際應用意義。
目前顆粒物（尤其是 PM2.5）污染問題日趨嚴重，人們對其關注度越來越高。本文提出一種結合三次樣條插值方法的卡爾曼預測模型并將其應用于微區域校園環境 PM2.5 濃度的預測，以及實現 PM2.5 濃度的插值模擬圖，模擬 PM2.5 的空間分布。本文實驗基于實驗室已搭建的環境信息監測系統服務器數據，其 PM2.5 濃度數據預測值和實際值通過 Wilcoxon 帶符號秩檢驗后，雙側漸進顯著性概率為 0.527，遠大于顯著性水平 α = 0.05。同時，與神經網絡模型預測方法（BP 預測）和支持向量機預測方法（SVM 預測）對比，卡爾曼預測模型的結果更理想，其日均值 PM2.5 濃度數據預測值和監測值的平均絕對誤差（MEA）為 1.8 μg/m3，平均相對誤差（MER）為 6%，相關系數 R 為 0.87。實驗結果表明：卡爾曼預測模型能有效地用于 PM2.5 濃度預測，結合樣條插值方法可以較好地模擬 PM2.5 的空間分布及局部污染特征。