膝关节三维磁共振影像语义分割的可行性研究

MR三维图像的全膝自动分割对膝骨关节炎疾病的诊断、指导和治疗具有重要意义。然而,膝关节的三维MR图像中涉及多种多样的解剖结构,人工勾画费时耗力;全膝自动分割不但节省人力,且可以通过更准确的细节勾画来提高关节炎的诊疗质量。现有的膝关节分割方法只关注众多解剖结构中的一个或几个结构,无法提供全膝分割的结果。本文研究基于三维神经网络的全膝分割方法,并致力于应对以下挑战:①在三维 MR图像上对包括骨骼和软组织在内的全膝15个解剖结构进行端到端分割;②前交叉韧带等小结构的鲁棒分割,前交叉韧带仅占全膝体积的0.036％ 左右。在基于脂肪抑制三维各向同性中等权重VISTA序列的膝关节MR图像上,验证本文方法的平均分割精度为92.92％,其中9种结构的Dice相似系数在94％ 以上,5种结构在87％～90％ 之间,剩余1种结构在76％ 左右。      

磁共振测深技术的发展历程与新进展

磁共振测深(Magnetic Resonance Sounding,MRS)技术作为目前唯一能够实现地下水直接定量探测的地球物理高新技术已有近30年的历史,最近10年,MRS技术在仪器、正反演理论、信号影响因素、实际应用等方面都取得了一系列进展.死区时间不到10ms的商用型多道磁共振测深仪的推广使用,大幅改善了MRS方法的找水效果和仪器的抗干扰能力;正反演研究的重心已由简单的一维层状假设理论转入更符合实际情况的复杂地质条件下的高分辨率2/3D磁共振成像研究;信号影响因素与机制的研究也更加深入、全面;特别是实际应用方面,正在由单纯的地下水探测向水文地质调查、地下水管理与污染监测、灾害水源的超前探测等多个领域拓展.随着磁共振测深技术的进一步发展与完善,它定将在更多领域更好地造福于人类.     

磁共振成像早期诊断激素诱导股骨头缺血性坏死

目的探讨激素诱导股骨头缺血性坏死早期磁共振成像特征,和激素应用剂量,时间长短与股骨头缺血性坏死之间关系。材料和方法对108例患者有短期大量激素应用史患者行双髋关节平片及磁共振成像检查,分析图像特征,并应用统计学方法评价股骨头坏死与激素的关系。结果108例平片检查均为阴性,磁共振成像出现异常征象者35例,激素总量,日最大剂量及应用时间与股骨头坏死有统计学意义。结论:磁共振成像可以早期诊断激素诱导股骨头缺血性坏死,影像上单线征和双线征具有特异性;激素可以导致股骨头缺血性坏死。     

地球物理复杂信号的多尺度熵分析方法

为了研究地球物理观测信号在多尺度空间中的复杂性,本文提出了一种新的广义熵谱（General Entropy Spectral）概念,其在零频率下的值正好给出了传统意义的信息熵。同时,还提出了一种新的局部多尺度熵（Local Multiscale Entropy）分析方法,该方法结合了信息熵和多尺度方法,可用于对数据特征、信息复杂度进行多尺度表达。上述这些新方法适用于分析各种复杂的地球物理信号,以便深入挖掘更多的信号特征和信息。     

基于3MNet去噪网络的快速EPRI成像

电子顺磁共振成像（EPRI）是一种先进的氧成像技术。当前EPRI的瓶颈问题是扫描速度过慢,其原因是每个角度下的投影信号需要被重复采集几千次,以压制随机噪声。一种实现快速扫描的方法是减少投影信号的重复采集次数,然而这又使得投影信号信噪比降低,重建出来的图像噪声较大。为有效压制重建图像中的噪声,本文提出一种基于多通道、多尺度、多拼接的（3MNet）图像去噪网络,以实现高精度快速EPRI成像。该网络由3个子网络构成。第1个子网络是基于注意力机制的卷积网络,其输出的特征图像与输入图像拼接以构成后端网络的输入;第2个子网络是3通道卷积网络;第3个子网络是多尺度卷积网络。实验结果表明,本文提出的3MNet网络可以实现EPRI图像的高精度去噪,进而实现快速成像。     

面波频散谱多模式高分辨率成像的多道信号比较法

高分辨率的面波频散谱成像是浅层地震勘探领域基于频散性质反演横波速度结构中的一个关键步骤.在天然地震探测领域,仅利用两个台站记录的线性信号比较法(LSC),被广泛用来计算面波的频散谱,并用于大尺度的面波层析成像.然而互相关的成像方式会造成频散谱在低频端较低的分辨率.非线性信号比较法(NLSC)利用指数函数克服了这个问题,同时极大地提高了频散谱的成像分辨率.然而,在研究中我们发现,仅利用两个台站的地震记录,并不能将面波的频散特性完整地考虑在内,导致LSC和NLSC方法对高阶模式的成像存在较大的误差.由于主动源面波勘探多道采集的方式,基于信号比较理论的多道信号比较法(MSC)充分利用多道地震信号,可以获得准确的多模式成像,然而该方法需要计算任意两道的频散谱并叠加,存在冗余的计算,导致计算效率较低.因此,本研究对MSC方法进行了相应的改进,通过追踪炮集记录上的面波波组提高了原方法的计算效率,同时,利用理论频散曲线进行叠加分析,验证了改进的MSC方法的正确性和有效性.通过与相移法、LSC和NLSC方法的对比分析,展示了MSC方法是一种准确的、高分辨率的面波多模式频散谱成像方法.实际地震资料的应用,揭示了MSC方法在浅层地震勘探中用于提取面波多模式频散信息的巨大潜力.     

基于多小波的医学图像阈值分割算法研究

图像分割技术是医学图像处理和分析中的关键技术。本文通过构造一个正交多小波,把图像在尺度空间展开,对不同分辨级下的小波系数采用不同阈值进行分割处理。应用自动和交互相结合的分割方法,通过对目标区域图像特征进行分析,交互确定目标区域的大致灰度范围。在综合考虑图像的边缘和区域的基础上,确定精确的阈值,将目标组织从背景中分割出来。通过对计算机断层扫描医学图像进行分割处理和对比实验,得到的图像清晰度明显提高,证明该方法不仅能得到较清晰的感兴趣区域,而且还能获得较清晰的边缘特征。     

隧道磁共振全弛豫信号三维反演研究

磁共振探测反演近些年得到较多的关注.传统的磁共振反演多为基于地面大线圈采集,基于初始振幅的反演,这种方法未考虑地下复杂的多孔地质环境,且限制了磁共振方法的应用范围.针对上述问题,本文尝试建立了基于隧道磁共振全弛豫信号的三维反演方法,在传统的磁共振三维正演核函数基础上,加入指数衰减项,在充分考虑地下电阻率不均匀体的情况下,采用有限元方法模拟了磁共振全弛豫信号响应.针对三维磁共振灵敏度矩阵的病态性和隧道中的电磁干扰,建立了考虑罚项的最小二乘目标函数,并结合实际对函数的解加以约束,利用基于不等式约束的最优化算法实现了三维反演.模型计算表明:本文的三维反演效果良好,不仅能实现掌子面前方含水异常体定位,而且能给出不同弛豫时间下的含水量信息,从而间接获知灾害水赋存状态,为隧道磁共振数据处理提供了一个可供借鉴的方法.     

多尺度多组分数字岩心构建与弹性模拟研究（英文）

常规数字岩心模型由于尺寸较小,对于非均质性较强的复杂岩心,难以具有代表性,模拟得到的岩石物理参数也难有参考性。以三组砂岩样品为例,本文提出了一种可行的构建多尺度多组分数字岩心的方法。利用CT对柱塞岩心和毫米柱塞样品进行不同分辨率的扫描成像,并利用改进的图像配准方法进行扫描图像的精确配准。对于高分辨率扫描图像,利用常规图像分割方法,将岩心分割为孔隙和不同的矿物组分。基于配准关系,构造低分辨率图像的灰度与孔隙度、矿物组分含量的关系曲线。将构造的关系曲线应用到低分辨率扫描图像的图像分割过程。完成分割之后的数字岩心集合即构成了多尺度、多组分的数字岩心模型。基于多尺度多组分数字岩心模型,考虑了四种矿物模型,分别研究了细尺度和粗尺度下随着模型尺寸变化,三组岩心样品弹性模量的变化规律。结果表明:利用多尺度多组分数字岩心模型能够克服常规模型存在的代表性问题,实现岩心不同尺度孔隙、矿物的准确表征。在大尺度上计算的岩石弹性参数更具备代表性,同时岩石矿物组分考虑的越充分,模拟结果与实验结果越吻合。     

国际医用磁共振会议综述

本文介绍了国际医用磁共振协会及其主办的国际会议情况,即ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＲｅｓｏｎａｎｃｅｉｎＭｅｄｉｃｉｎｅ－ＩＳＭＲＭ。该协会代表了世界上医用磁共振成像方面的最高水平,从第４次年会开始,会议在每年的４月份进行。本文作者参加了１９９７年在加拿大温哥华召开和１９９８年在澳大利亚悉尼召开的年会。会议主要讨论的题目包括功能磁共成像（ｆＭＲＩ）,结构磁共振成像（ａＭＲＩ）波谱成像（ＭＲＩ／Ｓ）和血管造影等方面的内容,以及磁共振成像技术协会方面关于诊断方法,显像增强剂技术,磁共振成像设备及其部件技术,以及数据处理方面的技术进步等课题。推动该领域发展的主要动力显然是对人类自身的研究和对疾病诊疗的需要,尤其对脑功能研究、功能性疾病的诊断和治疗的需要。但是磁共振成像目前在心脏、肺脏以至软骨方面的诊断已经有很大进步,在设备技术和数据处理方法方面的进步同样也是很快的。     

广义付里叶变换及其在磁共振成像中的应用

许多共振成像（ＭＲＩ）的应用,要求人体组织磁化强度的空间分布Ｆｏｕｒｉｅｒ变换的幅度和相位的精确分离,及利用正交双通道采集时间和空间高分辨图象序列。在传统的基于Ｆｏｕｒｉｅｒ变换的成象方法中,图象序列从一帧空间编码独立地重建得到,因此给定空间分辨率的情况下,每帧空间编码的数量限制了图象序列的时间分辨力;又常通过牺牲空间分辨率来提高图象序列的空间分辨录。由于传统Ｆｏｕｒｉｅｒ变换的核函数是线性相位,若变换ＭＲＩ技术必须很好地满足主磁场均匀性和梯度场线性的条件,因此传统Ｆｏｕｒｉｅｒ变换成象方法对临床应用中常出现ＭＲ信号相位失真极为敏感。本文提出：利用主磁场中组织的磁化强度不变,能很好消除图象的相位失真。     

椎管内肿瘤的高场MRI诊断

目的：观察市场ＭＲＩ地椎管内病变的诊断价值和影像特点。方法：回顾分析２５例椎客内肿瘤（髓内肿瘤７便,髓外人肿瘤１１例,硬膜外肿瘤７例）。结果：肿瘤最长径０．３￣１１ｃｍ,改天在颈胸段肿瘤（１７例）定位准确率为１００％,但马尾部肿瘤起地髓内外的判断有有一定的困难（７５％）,对椎管内肿瘤及明确病史转移瘤的定性确率达８４％。增强扫描有助于反映出椎管肿瘤特征及与周围结构关系。：结论：高场ＭＲ濉有更高的组织     

GD—DTPA脊髓造影磁共振扫描技术应用的研究

本文目的,通过将ＧＤ－ＤＴＰＡ直接注入蛛网膜下腔后进行脊髓造影ＭＲ扫描,探索一种新的ＭＲ检查方法,材料方法：对１１例患者进行ＧＤ－ＤＴＰＡ蛛网膜腔直接注射脊髓造影前后ＭＲ扫描,保持扫描序列不变。造影剂量为０．５～１．０ｍｌ,结果：所有患者脊髓造影后即刻扫描显示脑脊液信号反转,Ｔ１Ｗ高信号。Ｔ２Ｗ低信与,结论：小剂量ＧＤ－ＤＴＰＡ直接蛛网膜注射脊髓造影ＭＲ扫描是一种安全可靠的检查方法。对观察脑脊液动     

Spatial and temporal mapping of water in soil by magnetic resonance imaging

Experiments on model and real soil blocks designed to assess the feasibility of using magnetic resonance imaging for three-dimensional mapping of the time-varying spatial distribution of water in structured soils are reported. The results show that, notwithstanding inherent problems in imaging natural soils with a significant iron content, experimental parameters can be identified which allow satisfactory images to be obtained. Magnetic resonance imaging may therefore provide important information on soil structure and water movement in dual porosity soils, with attendant benefits for the calibration of models of non-Darcian flow in such soils.     

影响磁共振图像质量因素的探讨

高质量的图像是ＭＲ诊断的基础。ＭＲ有多参数成像的特点，操作者必须发利用机器的技术指标，掌握人体组织固有的参数及与成像参数之间的关系优化组合，以达到提高图像质量之目的。本文着重讨论了影响ＭＲ图像质量的主要因素，提高信噪比，对比分辩率和空间分辩率等技术措施以合理的选择成像参数。     

大地电磁、重力、磁法和地震初至波走时的交叉梯度二维联合反演研究

为了准确的探测和描绘地下复杂的地质结构,同时克服地球物理单一方法反演的多解性和单一参数反演模型的不一致性等问题,近年来基于交叉梯度联合反演的综合地球物理解释已经得到了广泛的关注和应用.本文首先研究了两种地球物理方法的交叉梯度联合反演算法,在此基础上,推导并实现了多种地球物理方法(大地电磁,重力,磁法,地震初至波走时)的多交叉梯度约束的二维联合反演算法;其次,我们设计了结构不一致模型和复杂模型,针对多物性联合反演算法的准确性和有效性进行了模拟试算,并对复杂模型的单独反演结果和联合反演结果进行了交叉梯度值和物性交会图的对比;最后,本文将成熟的卫星资料多光谱综合分析技术应用到联合反演中,将多物性参数反演模型结果图通过RGB(红-绿-蓝)模式进行合成,得到融合的RGB合成图.结果表明:通过对结构不一致模型和复杂模型的联合反演结果和单独反演结果的对比分析,可以得出联合反演得到的结果更接近真实模型,并从得到的交叉梯度值进一步证明了联合反演模型相似度高,也从物性交会图中得到联合反演的物性相关性更好的结论,反向证明了算法的正确性.最终从得到的RGB合成图像,我们可以更直观的分析反演结果,更有利于准确划分地下模型结构.     

士兵胫骨应力性骨折的影像评分与临床表现相关分析

目的:明确士兵胫骨应力性骨折患者不同影像学评分与临床表现之间的相互关系,增强对士兵胫骨应力性骨折的认识。方法:本研究共纳入34例参加军事训练出现胫骨应力性骨折的士兵患者,所有对象平均年龄为19.1岁。所有患者分别由骨科医生及影像科医生采用X线、MRI扫描及CT扫描来评价胫骨应力性骨折的严重程度。同时由骨科医生对临床严重程度评分进行评价。统计学分析不同影像学检查评分与临床严重程度之间的相互关系,影像学检查评分与治愈时间之间的关系以及评价不同医生采用不同影像学设备评价患者的可靠性。结果:临床严重程度与患者的X线(r=-0.529,P=0.029)、MRI扫描(r=-0.641,P=0.006)及CT (r=-0.573,P=0.016)影像学评分存在负相关。治愈时间与患者的X线及CT影像学评分无相关性,与MRI扫描的影像学评分虽无相关性,但有相关的趋势(P=0.09)。MRI扫描的可靠性最佳(α=0.849),CT次之(α=0.779),X线第三(α=0.623)。结论:胫骨应力性骨折临床严重程度与X线、磁共振及CT扫描影像学评分存在负相关。X线、磁共振及CT扫描影像学评分与治愈时间无相关性。      

利用IMAGE卫星观测数据重建地球等离子体层的磁赤道面分布

美国利用IMAGE卫星的极紫外辐射（EUV）探测器对地球等离子体层进行了连续5年的遥感成像观测。由于IMAGE卫星数据是沿观测路径上的积分投影数据,并且存在地球“遮挡”、“阴影”、“数据缺失”等问题,无法直接利用传统的CT方法对等离子体层进行三维重建。本文利用地球磁场模型,基于地球等离子体层的物理性质,建立一个联系地球磁赤道面密度与投影数据的EUV成像模型,实现了从单个角度的EUV观测图像进行地球等离子层三维重构的方法。      

侧脑室室管膜瘤MRI表现特征及其鉴别诊断

目的:探讨侧脑室室管膜瘤的MRI表现特征.材料和方法:回顾分析经病理证实的38例侧脑室室管膜瘤,所有患者均行了MRI平扫和增强扫描,分析肿瘤部位、大小、生长方式、信号特点及强化方式,有无囊变、出血.结果:大部分肿瘤在T1WI像上呈等或低信号;在T2WI像上呈高信号.约73.7%的肿瘤可见囊变,出血少见.大部分肿瘤边缘不整,22例(57.9%)肿瘤跨脑室壁浸润邻近脑实质,30例(78.9%)肿瘤侵及对侧侧脑室或三脑室.增强扫描大部分肿瘤(89.5%)肿瘤呈不均匀显著强化,4例肿瘤呈轻度不均匀性强化.结论:侧脑室室管膜瘤MR表现具有一定的特征性,了解这些特征,有助于侧脑室室管膜瘤术前诊断和鉴别诊断.