CT扫描技术在岩心三维重建中的应用

岩石是具有复杂空间几何分布和不同孔隙尺寸的多孔介质,复杂的孔隙结构不仅影响着岩石的物理性质,同时也为石油天然气等能源的开采带来困难。本文介绍一种基于三维数字岩心的新方法CDPRM,CDPRM利用CT扫描高精度、高分辨率等优点构建类似真实岩心的三维模型,利用3-matic软件将数字岩心转化为数据模型STL文件,导入3D打印机打印岩样并用于实验,同时用HYPERMESH软件对三维孔隙模型进行网格划分并导入有限元软件进行数值模拟。以砂岩为例,对CDPRM的数值模拟应用进行了初步探索。最后对CDPRM的发展做了展望,认为3D打印制作材料混合使用和其他技术（如:光弹性技术）相结合应用将是主要研究方向。      

3D打印技术在立体地理模型中的应用探索

3D打印技术对于推动立体建模技术的发展产生了重大的影响,特别是对于立体地理模型的三维模拟和仿真更有其独特的应用之处。利用3D打印技术可以将包含在数据库中的地理信息数据直接转换成立体的模型,比如说地形地貌的模型以及地质条件的立体模型,随着科技的日益进步,3D打印技术在立体地理模型中得到了更为广泛的应用。     

冠脉CTA的主动脉处药物-时间曲线的生理药代动力学模型预测

目的:建立生理药代动力学模型,预测冠脉CTA扫描过程中主动脉处造影剂的脉药物浓度-时间曲线,并对其准确性进行评估。方法:80例患者(年龄32～89岁,其中男44例,女36例)的扫描数据,将每位患者的体征参数(包括年龄、性别、身高、体重、心输出量、脏器血容量等)引入到上述药代动力学模型框架中,得到每位患者的个体化药代动力学模型,将模拟运算得到的主动脉处碘造影剂的药物浓度-时间曲线与实际扫描结果进行对比。结果:实际扫描中,排除两例无效数据后主动脉碘造影剂浓度峰值的误差为9.447±9.530%,其中模拟运算结果大于实际扫描结果的59例,均值为7.86%,模拟运算结果小于实际扫描结果的19例,均值为1.58%,整体模拟结果的偏度α=-0.131,属于正偏。结论:本研究表明模拟结果的误差在可接受范围内,生理药代动力学模型在CT增强检查的对比剂注射方案优化中有潜在的临床实用价值。     

3D打印技术在岩石试验中的应用现状与展望

3D打印技术是一种先进的快速成型技术,已给艺术、工程、医学、科学等领域带来巨大变革,在岩石试验中也展现出了良好的应用前景.本文详细介绍了3D打印技术的基本概念、分类和流程,综合分析前人已有的研究,阐述了3D打印技术在岩石试验中的新应用,包括岩石内部结构重构、岩体结构面自由设计和岩体内裂隙动态扩展试验样品制备三个方面.此外利用3D打印技术制作的试样相对于传统的自然界采集的岩样或者是人工合成的类岩石样品,具有得天独厚的优势,例如试验结果可重复性更高,岩石内部结构和应力场的可视化,能打破尺寸效应的限制,也更有助于研究结果的展示和教学,不过3D打印材料现阶段也存在材料强度和精确度的不足.最后对3D打印技术在岩石试验中的应用前景进行展望.     

3D打印技术在CT领域的应用

作为一种新兴的快速成型技术,3D打印(3D Printing)已经被广泛应用于航空航天、汽车制造和模具加工等众多领域,并正悄然改变着现有的标准化、规模化生产模式,而不断发展的CT技术也已成为临床医学、工业无损检测等领域的一种重要成像手段。3D打印与CT技术在功能上相互补充,两者的结合可以实现扫描、数字化和编辑实体对象,创建精确实体副本或者进行二次设计等功能,能够解决诸如快速制造符合个体特点的定制化植入物、假体和手术导板等难题,在临床医学、逆向工程以及装备检测与维修等领域具有广阔的应用前景。本文首先对3D打印技术进行介绍,结合实例分析3D打印与CT技术结合的技术流程,随后详细探讨了技术流程中的各项关键技术。最后在梳理现有典型应用的基础上,对3D打印与CT技术结合中还存在的不足进行总结,对未来的发展趋势进行展望。      

心电门控CTA评价急性主动脉夹层的临床应用研究

目的:本研究通过主动脉CTA与胸痛三联排查扫描(心电门控) CTA主动脉图像质量的比较,明确施加心电门控的CTA在临床选择与评价主动脉夹层治疗方案中的价值。方法:通过影像数据存储与传输系统(PACS)回顾性选取2013年1月至2016年3月间行胸痛三联排查与主动脉CTA的患者62例,分为两组,A组行胸痛三联排查扫描(13例),B组行主动脉CTA (49例)。评价主动脉图像质量与主动脉夹层各项指标可评估性。计量资料比较采用两独立样本t检验,计数资料比较采用χ2检验。P<0.05认为差异具有统计学意义。结果:A组主动脉根部CT值为367.000 HU±28.73 HU,B组主动脉根部CT值为335.24 HU±45.73 HU,t=1.653,P=0.104,差异无统计学意义。A组与B组内膜片、主动脉瓣、冠状动脉形态学可评估性差异具有统计学意义(P<0.05)。破口位置与数目、主动脉弓分支与真假腔可评估性差异无统计学意义(P>0.05)。结论:施加心电门控的主动脉CTA较常规螺旋扫描主动脉CTA可以更加清晰地显示主动脉夹层各项指标,在进行疾病预后评估、指导治疗方案与制定手术/血管内治疗计划中具有一定作用。      

医学图像三维表面模型重建

三维表面模型重建是医学图像处理的重要内容,是将CT和MRI等医疗影像设备获得的二维图像重建成三维立体表面显示图像的过程.本文重点研究了其重建算法的具体实现:(1)在建模上采用了基于体素的三维物体体积重建;(2)在显示上提出了基于Ray-Casting的三维物体二维直接显示技术.所以,和传统采用三角面拟合的方法相比,具有图像重建过程无需生成中间数据、无需进行3D物体的边界检测等优点,同时该算法并行性好,易于采用硬件方法实现加速.因此,本研究为医学图像三维表面模型重建应用软件的开发打下了理论基础.     

地磁场三维曲面Spline模型

利用149个地面实测数据以及12个子午工程测点数据,50个CHAMP卫星高度实测数据,并结合高空180 km处的50个IGRF12数据点,基于这三个高度的数据首次建立了中国地区地磁场三维曲面Spline（3D Spline）模型.在境外添加了39个测点以控制边界效应.通过CM4模型将所有测点的场源进行分离,统一通过主磁场值建模分析.通过将模拟结果与实测值、曲面Spline（2D Spline）以及Taylor（2D Taylor）、三维Taylor（3D Taylor）模型及IGRF12模型相比较,结果显示3D Spline模型的空间分布与其他模型整体趋势一致,但更为曲折,随着高度上升,3D Spline模型的要素Y的强度逐渐减弱.通过比较3D Spline、2D和3D Taylor模型对于不同高度6个缺测点的模拟值,残差和均方根偏差（RMSE）,3D Spline模型的模拟效果最好,要素Y、Z和总强度F的RMSE值要比其他模型低50%以上.3D Spline模型在不同高度处的模拟效果主要取决于该高度附近的实测值数量和精度.     

CBCT技术在多生牙诊断中的意义

目的:探讨CBCT诊断及定位多生牙的临床应用价值。方法:选取有完整病史资料的123例多生牙病例的CBCT影像,水平截面和任意截面T:0.43mm,S:0.5mm;曲面断层T:15mm,D:1.0mm。利用CBCT三维重建影像,观察多生牙的好发部位、数目以及对牙列的影响,并对图像进行测量分析。结果:CBCT能清晰显示多生牙的数目、大小、位置、与邻近组织的关系等。结论:CBCT扫描能够全面地提供多生牙的影像信息,有利于治疗方案的制定与实施。     

结合非下采样剪切波变换的BM3D去除图像噪声方法研究

强噪声图像去噪一直是图像处理技术应用领域研究的热点,为进一步提高强噪声图像的去噪质量和对图像边缘的保护,针对三维块匹配（Block Matching 3D,BM3D）方法对强噪声图像去噪效果不佳及图像线状奇异性（如边缘）缺乏最优表示的问题,提出了基于二维非下采样剪切波变换（Non-subsampled Shearlet Transform,NSST）和BM3D的组合去噪方法。该方法首先对含噪图像进行NSST正变换,得到不同尺度和不同方向高频子带的剪切波系数;然后对每个尺度不同方向的高频子带求取贝叶斯阈值,并利用渐进半软阈值函数对各高频子带进行去噪;最后对低频子带和各去噪高频子带进行NSST逆变换,得到去噪结果。将去噪图像作为BM3D中基础估计阶段的预滤波,能够进一步提高基础估计阶段分组的正确性,为BM3D去噪奠定良好基础。组合去噪方法结合了NSST与BM3D的各自优势,仿真试验结果表明,对于低噪声图像,本方法和BM3D方法去噪效果相同,略优于非局部平均法;对于强噪声卫星影像,本方法去噪效果优于BM3D和非局部平均法。     

面向RP的CT图像处理技术综述

图像反求建模是实现快速成形的关键技术之一,根据CT图像的二维信息,通过图像分割、二值化处理,提取所需边缘轮廓,重构出三维CAD模型,转换成快速成形的标准数据格式,制造出实物三维模型,在生物医学领域有着广泛的应用前景。本文在国内该领域研究现状基础上,讨论了CT图像反求建模的流程及在快速成形中的应用。     

Using Resin‐Based 3D Printing to Build Geometrically Accurate Proxies of Porous Sedimentary Rocks

Three‐dimensional (3D) printing is capable of transforming intricate digital models into tangible objects, allowing geoscientists to replicate the geometry of 3D pore networks of sedimentary rocks. We provide a refined method for building scalable pore‐network models (“proxies”) using stereolithography 3D printing that can be used in repeated flow experiments (e.g., core flooding, permeametry, porosimetry). Typically, this workflow involves two steps, model design and 3D printing. In this study, we explore how the addition of post‐processing and validation can reduce uncertainty in the 3D‐printed proxy accuracy (difference of proxy geometry from the digital model). Post‐processing is a multi‐step cleaning of porous proxies involving pressurized ethanol flushing and oven drying. Proxies are validated by: (1) helium porosimetry and (2) digital measurements of porosity from thin‐section images of 3D‐printed proxies. 3D printer resolution was determined by measuring the smallest open channel in 3D‐printed “gap test” wafers. This resolution (400 µm) was insufficient to build porosity of Fontainebleau sandstone (～13%) from computed tomography data at the sample's natural scale, so proxies were printed at 15‐, 23‐, and 30‐fold magnifications to validate the workflow. Helium porosities of the 3D‐printed proxies differed from digital calculations by up to 7% points. Results improved after pressurized flushing with ethanol (e.g., porosity difference reduced to ～1% point), though uncertainties remain regarding the nature of sub‐micron “artifact” pores imparted by the 3D printing process. This study shows the benefits of including post‐processing and validation in any workflow to produce porous rock proxies.     

螺旋CT三维重建在脑血管疾病诊断中的应用

目的评价螺旋CT三维重建在脑血管疾病诊断中的作用.方法对51例临床脑血管病患者行脑增强CT扫描后三维重建图像进行分析,所有检查采用GE Hispeed NX/I所排CT扫描机,将图像传输至工作站进行三维重建; 图像经2位以上放射科诊断医师阅片分析.结果51例临床脑血管病患者中:脑血管正常14例;单纯变异7例;其他脑血管均有不同程度变窄(30例),其中混合型变窄12例(两支以上含两支脑血管变窄),脑血管变异合并脑血管变窄5例,脑血管单支变窄13例.结论螺旋CT脑增强扫描三维重建是诊断脑血管病变的比较理想且有效的检查方法.     

无井波阻抗反演在西沙水合物研究中的应用

为了更好地研究水合物的展布形态和赋存情况,对西沙海域天然气水合物的准三维地震资料进行无井波阻抗反演。详细论证针对水合物无井波阻抗反演的处理方法:根据水合物的地球物理特征对地震资料进行零相位化处理;根据地震资料本身特征,在工区多个构造稳定区提取地震子波,对求取的子波平均化保证子波的稳定性;根据叠加速度,通过网格插值、平滑、滤波、转换求取三维低频阻抗模型。最终得到的反演结果地质现象清楚,能够较准确地反映水合物的空间展布情况,利于后续水合物的综合分析研究。      

三维锥束扫描CT成像图像重建新进展

介绍了作者在CT成像理论研究和工程应用实践中关于图像重建、图像处理和理解方面的成果,以及对未来的展望.主要的成果包括四个方面:一是研究三维CT重建常用算法的特点和固有误差,提出改进重建图像质量的新方法;二是从研究算法重建的优化准则出发,实现不同的重建方法;三是从应用任务出发对重建图像的性能进行理论和仿真研究;四是从应用实际问题出发,提出图像处理和理解的有效方案.     

原位岩土CT及其关键技术探讨

当前应用工业X射线CT技术观测岩土内部微观结构和力学特性成为研究工程地质的热点课题。然而,现有CT技术的“笨、大、重、险、贵”限制了现场应用能力,且常规岩土工程勘察方法存在丢失或破坏原有地质信息的问题。本文提出原位CT技术的概念,并指出其在岩土工程勘察领域应用中的关键技术。基于超小型冷阴极脉冲式X射线管及成像设备搭建随钻原位CT实验平台,实验结果表明该方法能够实现原位岩心数字采样与CT快速重构。在此基础上明确后续研究重点和关键技术,主要包括2D/3D CT快速重构新理论和新方法,解析CT重构图像与岩土颗粒特性之间的关系以及局部精细结构重建算法,构建精确的原位岩心3D微观结构模型;结合3D打印技术制备原位置岩土准样本,研究等效准样本的力学特性;建立时-空四维岩土工程勘察数据库,引入人工智能算法形成具有学习和预测的反馈评价体系,对丰富当前岩土工程勘察方法和完善原位CT技术具有重要的科学意义。      

基于ICT断层扫描图像的逆向工程软件平台

本文介绍了一种基于ICT断层扫描图像的逆向工程软件平台.该软件运用图像图形处理中的边缘检测、阈值分割、边界细化、矢量化及格式转换等算法与技术,实现了工件由三维断层ICT数据到CAD图纸再编辑的功能.软件操作流程简便清晰,易于使用.     

三维医学图象处理与分析系统

本文介绍了一个我们自主开发的基于微机的三维医学图象处理与分析系统。系统运行于Ｗｉｎｄｏｗｓ ９５／Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ环境,主要包括图象预处理,切片重组,三维显示,三维体显示,手术模拟等功能。可广泛用于ＣＴ,ＭＲＩ等医学图象的处理与分析,具有很好的应用前景。     

双低剂量联合迭代重建在不同BMI患者CTA的应用?

目的:探讨低浓度对比剂和低管电压联合迭代重建技术在不同BMI患者腹部CTA的图像质量和辐射剂量。方法:选取2017年1月至2018年6月在我院行腹部CTA检查的患者90例,随机分为A组、B组,按照BMI进一步分组:A1组与B1组:BMI<24kg/m2为正常或偏瘦;A2组与B2组:24kg/m2 ≤ BMI<28kg/m2为超重或偏胖患者;A3组与B3组:BMI ≥ 28kg/m2为肥胖患者。A组（常规剂量组）的扫描方案为120kV,对比剂浓度370mgI/mL,采用FBP法重建;B组（低剂量组）的扫描方案为100kV,对比剂浓度270mgI/mL,采用SAFIRE法（strength 3）重建。对比剂用量为:100mL,注射速率为:4.0mL/s,追加生理盐水20mL。采取团注追踪法,兴趣区（ROI）定在降主动脉,阈值设为100HU,达到阈值后延迟2s开始扫描。图像质量采取主观评价和客观评价方法。使用SPSS16.0软件进行数据分析。结果:各组患者腹主动脉干、肝总动脉、脾动脉、肠系膜上动脉、右肾动脉等的CT值与CNR无统计学差异（P>0.05）;在辐照剂量方面,双低组比常规组低,差异有统计学差异（P<0.05）;低剂量组患者CNR与BMI呈负相关,常规组无显著性差异。结论:采用双低剂量联合迭代技术进行腹部CTA检查,图像质量与常规组没有显著性差异,可用于临床诊断,且降低了辐照剂量与对比剂用量。