CT 和整形美容影像手术导航

本文探讨电子束和螺旋CT机可实现全方位扫描和精密三维重建技术在颅颌面外科和减肥的适应症的应用价值。采用美国Imatron公司的电子束CT（以下简称EBCT），已对76例严重颅颌面畸形患者实行薄层CT容积扫描。将所获CT图象经数字接口传至加拿大ISG公司生产的Allegro工作站进行三维重建。EBCT成像技术能立体的、精细地显示机体组织三维解剖结构，包括骨骼、软组织、脂肪、动脉、静脉及其相互关系，引导主刀切割的路径，提高手术治疗效果。EBCT和螺旋CT作三维重建技术是现代颅颌面外科和减肥外科最主要的诊断方法之一，并具有重要的临床应用价值。预期改装微焦点CT机后，再现畸形或病体模型的程度可以达到亚微米极解剖学的精度，为准确了解和掌握畸形程度并制定合理的手术治疗计划提供了极为重要的依据。近年来工业微焦点CT机其空间分辨率已达5-15微米陈椎昌教授等已发展了用于生物医学的研究，今后可对皮下组织作精细的CT成像，对皮肤作粗糙度（或光滑度）的定量分级，以了解整形美容、针炙磁疗减肥与CT影像的微观效果。     

显微CT（μ—CT）—医学CT未来的发展方向

病理学诊断是现代医学诊断的金标准,病理学诊断可分为宏观的尸检肉眼诊断和微观的切片显微诊断两大部分。宏观肉眼诊断的空间分辨率为ｍｍ数量级,而微观显微诊断的空间分辨率经为μｍ数量级,二者之间的差别为２至３个数量级。     

显微CT的研究及应用的初步评述

近五年来在国内外显微CT的研究和应用，得到了很大的发展；微观病理显微诊断的空间分辨为微米数量级。目前医学CT影像的空间分辨率已达到0.35mm，已能满足宏观病理学诊断的要求。如何医学CT的空间分辨率再提高到微米水平，即可清晰显示细胞和组织的微细结构，从而满足现代医学临床病理诊断金标准的要求。目前工业CT（ICT）的空间分辨率已达到5－20微米，从而为提高医学CT的空间分辨率提供技术依据。本文引述用工业微焦点CT机首次对小动物组织进行显微成像的结果：提出应用微焦点X线源，以及采用钨酸镉集成电路CCD检测技术，进一步缩小检测元器件探头的尺寸和增加检测器探头的数目，可以提高医学CT的空间分辨率；应用电子束快速扫描技术，可以提高医学CT的时间分辨率，达到动态的水平；应用双能X线束扫描技术，可以进一步提高密度分辨率，如果未来医学CT的空间分辨率达到微米级（显微CT），时间分辨率达到毫秒级（动态CT），密度分辨率能观察到神经细胞有兴奋时，胞内钙离子浓度的瞬态上升1000倍，即成为显微动态和功能CT，就可以观测人脑神经元在不同功能状态下的动态兴奋和时空编码过程，对进一步研究人脑的记忆和思维认知过程有重要意义。     

同步辐射显微CT的人关节软骨三维成像研究

目的:探讨同步辐射显微CT(SR-μCT)相位对比技术成像研究人软骨细微组织结构的可行性。方法:3例直径约1mm,高度约4mm的圆柱状离体人软骨(正常1例,轻度损伤1例,重度损伤1例)样本,经4%甲醛溶液固定后行SR-μCT扫描,扫描后将原始投影图像相位恢复,切片重构及三维重建,而后与病理图片对照,对比分析SR-μCT图像的细胞形态,大小及排列方式;比较正常标本与软骨损伤标本的胶原原纤维网的改变。结果:SR-μCT重建图像可以清楚显示软骨细胞、软骨陷窝及排列方式,与病理切片高度吻合。经MIP重建,可以显示软骨基质内的胶原原纤维网,正常软骨呈垂直于软骨下骨面的平行排列,其横截面呈拱形网状,轻度软骨损伤标本纵向呈弯曲状排列,其横截面可见轻度塌陷,重度软骨损伤表现为横截面明显塌陷,纵切面纤维排列紊乱。结论:SR-μCT可实现软骨细胞水平的成像,经合适阈值处理,可以显示胶原原纤维网三维结构。     

X射线相位衬度显微成像的原理与进展

当前医学影像学的发展趋势是提高人体软组织成像的衬度分辨率及空问分辨率,由宏观影像学向微观影像学的方向发展。微观影像学能看见微米级的组织和细胞结构,能在活体上无损和动态地观察人体内部器官的微细病理变化,从而能早期做出准确的细胞病理学的定性和定位诊断,以及早期进行精确的定点清除治疗。在提高软组织成像的衬度分辨率方面,相位衬度成像技术是国内外关注的热点。据报道,软组织的X射线相位衬度的分辨率约为常规X射线CT吸收衬度分辨率的1000倍。本文以北京同步辐射装置产生的同步X射线束为光源,应用衍射增强成像（DEI）技术,对人和动物脏器的软组织进行相位衬度成像。结果表明：相位衬度显微成像可清晰显示肺泡、。肾小管、肝小叶等微细的组织结构,其空间分辨率可达20微米,这些在常规X射线CT吸收衬度成像是看不见的。医学相位衬度（简称“相衬”）显微CT成像将是医学显微影像学的未来发展方向。     

显微CT的锥束重建技术

显微CT技术一直是Iowa大学CT/显微CT实验室研究的焦点。这篇文章报告了我们在锥束显微CT方面最近取得的一些进展。我们利用Feklkamp类算法了多X光源和检测器偏置条件下的近拟图象重建；解释了Grangeat精确重构框架下的图象伪影。最后重点介绍了最近有关一般分块迭代Landweber格式的收敛性结果；给出了模拟和实验结果，探讨了进—步的研究方向。     

显微动态与功能CT-未来的21世纪CT

病理宏观肉眼诊断的空间分辨率为毫米数量级,而微观病理显微诊断的空间分辩为微米数量级。目前医学CT影像的空间分辨率已达到0.35mm已能满足宏观病理学诊断的要求。如果医学CT的空间分辩率再提高到微米水平,即可清晰显示细胞和组织的微细结构,从而满足现代医学临床病理诊断金标准的要求。目前工业CT(ICT)的空间分辨率已达到5－10微米,从而为提高医学CT的空间分辨率提供技术依据。本文给出用工业微焦点CT机首次对生物组织进行显微成像的结果。认为,应用微焦点X线源,以及采用钨酸镉集成电路CCD检测技术,进一步缩小检测器元件探头的尺寸和增加检测器探头的数目,可以提高医学CT的空间分辨率;应用电子束快速扫描技术,可以提高医学CT的时间分辨率,达到动态的水平：应用双能X线束扫描技术,可以进一步提高密度分辩率。如果未来医学CT的空间分辨率达到微米级(显微CT),时间分辨率达到毫秒级(动态CT),密度分辨率能观察到神经细胞有兴奋时胞内钙离子浓度的瞬态上升1000倍,即成为显微动态和功能CT,就可以观测人脑神经元在不同功能状态下的动态兴奋和时空编码过程,对进一步研究人脑的学习记忆和思维认知过程有重要意义。     

CT机结构及性能的发展状况

本文综述了ＣＴ扫描器射线源、探测器及扫描方式的发展，详细讨论了评价ＣＴ性能的参数，如空间分辨率、密度分辨率、对比灵敏度、探测器效率、断层厚度及伪象，并对ＣＴ机的研制进行了分析与展望     

对修订现行工业CT相关国家标准的建议

2012年以来我国发布了一系列关于工业CT的国家标准。虽然起到了相当的积极作用,但是仍然暴露出一些明显的不足之处。本文就名词术语标准的制定、空间分辨率的检测条件、对比度分辨率、低对比度空间分辨率、加强对于圆盘模体测定技术的研究和测定透射散射比等问题提出若干修订的建议。     

超高分辨率薄层CT对直径2cm以下肺小结节诊断价值的初步研究

目的:孤立肺结节(SPN)的形态学特征是判断其良恶性的重要依据,CT成像的分辨率高低是提高SPN细微形态学特征显示率的关键因素。本研究的目的就是比较常规高分辨率薄层CT(512×512矩阵,HRCT)与超高分辨率薄层CT(1 024×1 024矩阵,ultra-HRCT)对直径≤2 cm肺小结节的几项细微形态学特征的显示是否存在差异,分析HRCT与ultra-HRCT成像在显示病变特征、图像质量及影响因素等方面的优劣性。方法:分别对人活体内72枚直径在2 cm以下的肺小结节进行HRCT及ultra-HRCT扫描成像。比较SPN的形态学指标包括:结节边缘,分叶(深、浅),晕征(清晰、模糊),毛刺(细短毛刺、细长毛刺、棘征);内部征象(空泡征、细支气管充气征、空洞),结节密度(钙化、磨玻璃密度)等。对HRCT和ultra-HRCT的图像质量及其影响因素进行主观评分,比较二者图像质量有无差异。同时对ultra-HRCT增加的X线辐射剂量进行分析。结果:对ultra-HRCT和HRCT成像对SPN的几项形态学指标的检出率比较后提示ultra-HRCT在显示边缘毛刺、空泡征等方面优于HRCT,但卡方检验P值均>0.05,没有统计学意义。二者图像质量主观评分HRCT图像质量优于ultra-HRCT,ultra-HRCT运动伪影和噪声发生率较HRCT高,二者差异卡方检验P值>0.05没有统计学意义。同时ultra-HRCT检查可增加X线辐射剂量,总体剂量在安全范围内。结论:ultra-HRCT对直径≤2 cm SPN的几项特征检出率均不低于HRCT,对边缘分叶、毛刺、晕征、空泡征、空气支气管征、GGO检出率均高于HRCT,提示ultra-HRCT在显示边缘分叶、毛刺、晕征、空泡征、空气支气管征、GGO等细微结构方面优于HRCT,但二者不存在显著统计学差异。图像质量主观评分HRCT高于ultra-HRCT;ultra-HRCT图像显示病变边缘及血管结构质量优于HRCT,运动伪影和噪声发生率较HRCT高,二者差异没有统计学意义。二者的X线辐射剂量均在安全范围内。     

高分辨锥束CT并行重建算法在基于NVDIA GPU显卡计算平台上的实现

目的:探讨高分辨率锥束显微CT断层重建中引入并行计算的必要性及其加速效果。方法:在具有并行计算功能的GPU显卡(NVIDIA QUADRO K5000显卡,显存4G)中为投影图像和重建体数据分配显存空间,每一个像素分配一个线程进行投影图像的各种校正和滤波,再给每个体素分配一线程进行反投影重建,在显存中实现全部断层重建。程序使用C++面向对象方法实现,内核函数用CUDA实现。结果:重建体数据大小是2 048×2 048×128,每个体素用32位浮点数记录,实验采集1 800张投影,每张投影图像大小为2 048×1 536,重建时间小于9 min,是图像采集时间的1/3,是基于CPU重建耗时的2%。将GPU并行重建得到的图像和CPU单线程重建图像结果进行对比,数据结果一致,满足实验设计的要求。结论:并行计算引入高分辨锥束CT重建可大大提高重建速度,并且能实现采集与重建同步进行。     

在二维和三维CT图象重建理论方法的研究工作及新进展

本文主要介绍近几年清华大学工程物理系“粒子技术与辐射成象”国家专业实验室在二维和三维ＣＴ图象重建领域的研究成果，这些成果基本上代表了我国在核领域的研究水平。     

多层螺旋CT三维重建对小肾癌的诊断及分型

目的: 根据CT扫描图像及三维重建表现,探讨多层螺旋CT扫描对小肾癌的诊断及鉴别诊断的价值,并对小肾癌进行分型。资料与方法: 收集行多层螺旋CT扫描并经临床病理证实的43例小肾癌病例资料,就其CT表现进行分析并进行分型。结果: 凸出型小肾癌23例,CT表现为肿瘤凸向肾轮廓之外或凸向肾盂、肾盏,增强扫描时,肿瘤内部造影剂呈明显快进快出的典型恶性肿瘤表现;肾实质内型小肾癌6例,CT表现为肿瘤位于肾实质之内,增强扫描肿瘤呈典型肾癌强化特征;囊性型小肾癌9例,CT表现为肿瘤内部有多发纤维索条状或小片状强化,且强化程度较明显;多发型小肾癌5例,CT表现为一侧肾脏出现多个小肾癌。结论: 多层螺旋CT扫描结合三维重建图像后处理技术能够准确、有效地诊断各种类型的小肾癌。     

16层螺旋CT重建在距骨骨折的应用价值

目的:研究16层螺旋CT多平面(MPR)、三维(3D)重建在距骨骨折中的临床应用价值。资料与方法:对132例距骨骨折患者的X射线平片、16层螺旋CT-MPR、3D重建影像资料对比分析。结果:132例距骨骨折中,16层螺旋CT-MPR、3D重建骨折和脱位全部显示,X射线平片查出骨折99例,脱位31例。骨折X射线平片检出率75%,三维重建检查检出率100%,脱位X射线平片检出率87%,三维重建检查检出率100%。结论:16层螺旋CT多平面和三维重建,可更好地显示距骨骨折和脱位,对术前诊断和治疗有很大价值,尤其是对距骨细微骨折和半脱位的诊断。     

螺旋CT三维重建在脑血管疾病诊断中的应用

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锥束CT图像重建算法在DSP上的加速方法研究

随着CT技术的发展,重建速度已成为CT系统的重要指标之一,图像重建加速的研究也成为CT研究的热点之一。DSP由于采用哈佛结构,具有专门的硬件乘法器以及广泛采用流水线操作等特点,已开始应用于图像重建加速。本文针对近年来开始应用的三维锥束CT的图像重建算法进行了DSP加速方法研究。首先介绍了DSP应用于图像重建的研究现状,其次,通过对三维重建的典型算法——FDK的算粒分解分析,结合DSP的硬件结构的特点,提出了一种基于DSP的CT图像重建的综合加速技术。该方法通过C的优化、汇编优化和编译优化的综合使用,充分利用了硬件结构和软件流水技术,采用TMS320C6455芯片实现了CT图像重建的加速计算,实验结果表明,该方法取得了较高加速比。     

螺旋CT三维及多平面重建在骨与关节创伤的临床应用

目的:探讨螺旋CT三维(3D)及多平面重建(MPR)在骨与关节创伤的临床应用价值。方法:对65例骨与关节创伤患者行螺旋CT容积扫描,应用MPR及3D重建技术进行图像重建,对各种MPR及3D重建图像进行观察和分析,并与手术所见相对照。结果:螺旋CTMPR及3D重建图像能全面、直观地显示骨折线、关节脱位、关节内及椎管内骨碎片移位情况,术后重建图像能清晰显示骨折内固定物的形态、位置及骨折复位情况,螺旋CT3D图像与手术中骨科医生所见一致。结论:螺旋CTMPR及3D重建作为轴位图像的重要补充,能立体、直观地显示骨折的情况,是一种快速无创伤性显示骨与关节创伤的最佳方法,为制定手术方案提供可靠依据。     

体视学:一门关于多维几何结构及图像的边缘和交叉科学

本综述论文首先引入文献中体视学狭义和广义的定义及领域范围,然后举例介绍了(狭义)体视学的用途.狭义地讲,体视学是根据其截面或投影图像获取三维结构定量信息的一门科学;广义地,则可认为体视学覆盖了与多维结构或图像的理解、重建及定量分析有关的原理、方法、软硬件研究、制造及应用等所有内容.不同定义中有一点是共同的,即体视学是一门关于多维几何结构及图像的边缘和交叉科学分支.体视学方法在地球科学中有以下可能的应用:1)辅助监测火山岩浆囊的活动:2)辅助寻找地质上非常稳定的地区以用于特定目的(如埋藏核废料); 3)辅助探测地下矿产资源和能源,由地下地震波速度和衰减参数的三维分布、电磁波衰减参数的三维分布图以圈定成矿带:4)结合三维地电法深测地下古墓葬和地下水的空间分布以及大型桥梁基础软弱带等.由电磁波和电阻率等CT技术得到桥梁地基、地铁隧道(tunnel)附近的精细的三维剖面图像体视学则可望用于根据这些剖面图像进-步定量描述其对应的三维构造,在保证这些建筑物质量时起到重要的作用:5)由地幔温度的三维分布探测地幔热柱和地热区的热容量分布,以决定地热田开发的规模,并能经济合理地决定地熟钻井的位置和深度.由此可见,体视学应用于地球科学是很用前途的.本文最后向读者推荐了-组与体视学有关的书、刊或论文.希望本文对不同学科领域中感兴趣于相关边缘或交叉学科研究与应用的科技工作者有所帮助.     

16排螺旋CT3D及MIP在肝癌APS中的临床应用

目的:探讨16排螺旋CT三维及最大密度重建技术在肝癌动门脉分流诊断中的应用价值.方法:对64例肝癌伴动门脉分流患者的16排螺旋CT增强图像进行三维及最大密度重建,并对重建图像进行观察和分析(与CT轴位图像和数字减影血管造影图像进行对照).结果:16排螺旋CT三维及最大密度重建技术能全面、直观、多方位地显示肝癌动门脉分流的影像征象,并能较好显示动门脉分流导致的血液动力学改变.结论:16排螺旋CT三维及最大密度重建作为轴位CT图像的重要后处理技术,具有无创、直观、快速显示肝癌动门脉分流各种影像征象的特点,为临床诊断和治疗肝癌动门脉分流提供可靠的依据.