CT图象重建的算法优化和代码优化

卷积反投影是CT图象重建的最重要算法作为一种线性处理,其基本算法并不复杂,但由于CT的数据量庞大,使得图象重建的计算十分耗时.国外CT大都采用基于64位CPU的工作站并配以专门为CT建象设计的阵列处理板,这种昂贵的造价数十万元的计算机系统对一般医院用户来说是很大的经济负担.相反我们一直采用通用PC工作站,不仅降低了成本,而且计算机可以得到迅速的升级.这样,为满足医院临床诊断和治疗对建象速度的需要,我们就必须对该算法进行优化,优化的效果也成为CT软件能否适应市场需要,能否最终产品化的关键.本文总结了针对CT图象重建分别在算法层次和代码层次上所做的优化工作.第一,在算法实现的层次上,(1)在反投影算法中,进行内外循环交换,将最内层循环的计算量最大限度地减少,(2)利用反投影算法的对称性,只计算出部分图象数据并对称得到其它图象数据,(3)根据不同的视野范围自动调整反投影的计算量,(4)充分利用FFT的特点,提高实数线性卷积的效率.(5)数据的行列交换,用于提高CPU对数据的存取速度.第二,在代码编程的层次上,充分利用新一代微机CPU--Pentium III提供的新资源、新指令和相应的代码优化工具软件,重新编写算法关键部分的程序代码,以提高程序的实际执行效率.在东大阿尔派全身CT扫描机CT-C2000上的实际测试表明,通过上述算法优化和代码优化,CT图象重建软件的运行速度提高了8倍以上,己达到了医院实际使用的要求.     

Disector自动测量及其三维可视化系统

本文介绍了自行开发的解决Diseetor应用问题的计算机图像处理软件系统及关键技术、算法。本系统能依照Disector原理对多层组织细胞的电镜及光镜图像中的目标进行正确的分割,各层之间图像的人工交互及自动配准。针对每个目标的上下层关系实现目标的Disector自动计数及参数计算,并对每个目标进行体数据的提取和三维重建显示,通过切片级表面重建出曲面表面,再借助OpenGL的显示功能把曲面显示出来。使用Disector分析系统对多种粒子(细胞等)进行三维分析,可以简化寻找新出现粒子的过程,克服切片采集过程中的形变,在统计分析之后,立体地观察粒子结构,能够使操作者从繁琐的手工操作中解脱出来。自动统计新出现的粒子。文中同时还给出了用该系统对小白鼠神经细胞个数的Disector分析,肾小球个数统计分析和三维重建显示实例。     

用高精度小型CT测定骨密度

骨质疏松症是一种常见的代谢性骨病，其诊断的主要依据为骨密度降低。目前的测量骨密度方法在精度、剂量方面不很理想．本文介绍一种外周型高精度小型ＣＴ，精度高、剂量低是一种较理想的测定骨密度的仪器。文中介绍了提高精度和降低剂量的措施，以及仪器在临床应用试验的情况和结果，此仪器并可扩展应用于骨结构分析。     

带阻尼的一维地震反射波成像

本文是文献［８］的继续，文中提出了地震勘探的带阻尼波动方程反演的新方法，应用此反演算法可以通过微机识别地层的波阻抗，这里把地层分成１００层，地震数据含有１０％的误差，且反演计算时间仅仅是正演计算时间的三倍．文献［１］－［４］的计算方法是基于波动方程的混合问题，而文献［８］所提出的反演算法是基于波动方程的哥西问题，许多例子充分说明后者更有效．     

用超速CT机检测99例无症状香港中国人降低钙指数

回顾分析Ｍａｔｉｌｄａ医院超速ＣＴ室筛选首批病人中９９例中国人资料，很明显从通常采用１３０－１００Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ单位作为检出冠状血管钙化的基数应用至中国人身上其阈值数目需要降低，同时，我们也发现如果病人年龄按每１０年范围分组（２１－３０，３０－４０，４１－５０，５１－６０）而计算其超速ＣＴ的钙化指数会较随机男女一起按平均计算更易区分其差异．进一步分析显示，男性中年时候超速ＣＴ指数已达最高值，而女性则晚１０年方达最高值，因此，为了更易探测冠脉循环内钙化倾向应作出超速ＣＴ检出钙化的指数数目．这些实践经验对动脉粥样硬化过程的预测或预防有实际意义．     

岩样中包体构造的CT实验探测

CT技术图象重建方法可分为变换法和代数法两大类。本文讨论了几种代数重建法的特点,开展了地球物理CT技术在岩石实验中应用的探讨性工作。研究表明,实验数据的测量误差直接影响着反演结果,当测量误差比较大时,即使数据量很大,也难以提高反演结果的分辨。岩样的吸收、换能器与样品的耦合、岩样均匀性等因素对实验数据的测量精度都有着重要的影响。文中还针对实验条件进行了数值模拟,以检验本方案的可行性,并对当前流行的BPT、ART和SIRT算法及其组合算法的成象能力结合本实验的条件进行了性能的比较。结果表明:BPT方法计算简单,但所给出的图象偏粗糙,特别是在井间观测时水平方向的分辨率较差;ART方法收敛速度快,图象的反差大,反演结果的高频成分比较丰富,但边界异常大;SIRT方法收敛速度慢,图象的低频比较好,结构平滑,边界异常小,反演受测量误差的影响比较小。综合了ART和SIRT两种反演方法特点的ART-SIRT联合反演方法比较理想,发挥出了各自的长处。     

基于声学全波形反演的油气藏地震成像方法

岩性油气藏在我国天然气勘探开发中占有非常重要的位置,其分布区域的成像是合理布设井位,提高钻井成功率的关键之一.本文首先基于地下介质的声学近似和波场回传理论,利用频率域单程声波方程延拓计算地震波场,进行全波形反演,获得地层密度和体积模量的定量成像,并依据油气藏物性特征和流体饱和多孔介质岩石物理模型,简要讨论了孔隙度和饱和度与密度及体积模量的关系,明确了地震油气藏成像新概念.在此基础上,定义了基于流体体积模量和孔隙度的成像函数,进行油气藏成像.理论模型计算表明该方法是可行的.通过对西部地区某气田二维地震数据处理,实现了致密砂岩气藏成像,钻井结果证实了气藏区域成像位置的准确性和方法的有效性.     

肺泡蛋白沉着症支气管肺泡灌洗术前后胸部CT主要表现

目的：探讨肺泡蛋白沉积症（PAP）支气管肺泡灌洗术（BAL）前后的主要CT表现,以提高对本病的认识及评价BAL后的效果。方法：回顾性分析25例经病理证实为PAP的CT表现,观察病灶的范围、形态、边界及对比BAL前后的变化。结果：PAP的CT表现呈多样化,主要归纳为：地图征、碎石路征、肺水肿样及肺实变征。BAL后15例显著改善。结论：CT能直观显示PAP的影像特征,对该病有较高的诊断价值,同时可评价本病BAL后的效果,确诊依赖病理学证实。     

小肠空气灌肠双源CT检查与胶囊内镜小肠检查对比研究

目的:探讨小肠空气灌肠双源CT检查对小肠疾病的诊断价值。方法:15例临床怀疑小肠病变的患者,行双源CT检查前或后3天内行胶囊内镜检查。其中,男8例,女7例,年龄最大者42岁,最小者23岁。症状主要为腹痛10例,脓血便4例,不明原因消瘦1例,病程最长4年,最短1月。结果:胶囊内镜未见异常8例,双源CT检查亦未见异常;双源CT诊断克罗恩病4例,与胶囊内镜及临床诊断一致;胶囊内镜可疑肿瘤3例,双源CT发现2例并作出良恶性诊断,其中1例为空肠间质瘤,1例为回肠腺癌,经手术病理证实;仅1例胶囊内镜可疑3cm大小肿瘤,双源CT未见异常,结合MRI检查及临床,证实为假阳性。结论:小肠空气灌肠双源CT检查,不仅可以显示小肠器质性病变范围、与邻近结构的关系,而且可以结合临床鉴别炎性病变与肿瘤性病变,并对肿瘤性病变做出良恶性鉴别;还可以为胶囊内镜所见病变定位及排除假阳性问题。     

基于神经网络的时间域直升机电磁数据电导率深度成像

采用G-S变换以及高斯数值积分法,形成了时间域直升机的航空电磁响应正演样本集,分析了飞机测量过程中吊舱高度变化对电磁响应的影响,并将吊舱高度的变化等效成电导率为零的假层厚度的变化,以去除高度计等的影响.以假层半空间模型为基础,研究了基于人工神经网络的电导率深度成像算法,通过分析两个三层模型的电导率深度成像结果得出,神经网络方法计算时间域航空电磁探测的视电导率精度较高,特别是对高阻层的视电导率计算.