磁共振弥散成像后处理平台的设计与实现

磁共振弥散定量技术在临床上具有较大潜力,通过集成和独立实现多种高级弥散模型计算,多个常规预处理步骤,以及平台与医学成像设备之间的数据传输,本平台实现了高级弥散模型快速、自动化的处理。本平台将复杂的弥散技术引入到了医院临床应用场景中,将极大促进该技术的临床验证,并加速器由科研向临床转化的过程。     

基于贝叶斯约束统计框架的DT-MRI脑白质纤维追踪成像

弥散张量磁共振成像(DT-MRI)的脑白质纤维追踪成像利用脑白质水分子弥散构成的弥散张量信息追踪脑白质纤维束并无创重建其3维结构图像。针对现有追踪方法一般以局部体素的弥散张量为主要追踪依据,缺乏对纤维结构、弥散度等人体解剖结构和生理机能的综合考量的缺陷,该文基于贝叶斯理论框架综合分析追踪路径与各体素弥散张量方向和纤维束几何结构相关性,并使用弥散度和追踪纤维角度对两者进行约束,获得各步追踪方向的概率密度分布,通过Markov Chain Monte Carlo采样确定其追踪方向进行追踪成像,通过多次追踪获得具有统计意义的3维结果。最后利用文中方法在合成弥散张量数据上进行了成像仿真,在真实脑部DT-MRI数据上进行了成像实验。仿真和实验结果表明,该方法能实现预期的脑白质纤维追踪成像,比现有追踪成像方法结果更可靠,可重复性更强。     

磁敏感加权成像在显示大脑深部静脉中的应用价值

目的：探讨利用磁敏感加权成像序列（suscept weighted imaging,SWI）,在显示正常大脑深部静脉中的应用价值。方法：对例健康志愿者行SWI序列扫描,分析SWI对大脑深静脉及冥属支的显示能力。结果：SWI图像能清晰显示大脑正常结构,大脑深部静脉显示清晰。结论：SWI能清晰的显示大脑深部静脉及其分支,为进一步研究大脑静脉系统提供了新的方法。     

弥散张量图像胼胝体分割算法

随着弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)设备的临床应用,弥散张量图像分割算法已成为国际上的研究热点之一。提出一种基于图割法的弥散张量图像胼胝体分割算法。本算法采用张量的欧氏距离构造能量函数,实验结果表明算法对DTI数据分割可以得到较好的结果,效率提高为原来的6～7倍。     

改进LMMSE的弥散加权磁共振图像Rician噪声复原

弥散加权磁共振图像(DWI)由于其本身扫描成像和应用特点,易被噪声干扰,且其噪声一般呈Rician分布,需要有效去噪以保证后续应用.目前使用较多的局部去噪方法缺乏对噪声统计信息的综合应用,缺乏针对DWI图像特殊Rician噪声分布的针对性应用.本文提出一种DWI图像Rician噪声的线性最小均方误差(LMMSE)复原方法,使用局部信息的统计特征,对DWI图像的Rician噪声进行有效估计,并引用各向异性滤波的原理改进使用LMMSE进行递归复原.在合成模拟DWI数据和真实人体脑部DWI数据上进行的仿真和实验表明,本文方法较之现有常用局部性去噪方法能够更好地去除DWI图像中Rician噪声,改善计算获得的DTI图像标量和方向信息的有效性和准确性.     

HPPH光动力学治疗大鼠C6脑胶质瘤实验研究的磁共振弥散成像DWI的表现

目的: 研究不同剂量新型叶绿素光敏剂HPPH光动力学疗法治疗大鼠C6脑胶质细胞移植瘤模型, 无创观察磁共振波谱技术(DWI)变化、评价疗效及选择光敏剂HPPH最佳治疗剂量并与常规光敏剂血卟啉衍化物(HPD)光动力学治疗及对照组作对比。方法: 建立大鼠C 6脑胶质瘤移植瘤模型, 以不同剂量新型叶绿素光敏剂HPPH(0.15、0.3、0.45 mg/kg)光动力学治疗, 尾静脉注药后18 h, 以波长667 nm激光照射大鼠脑肿瘤, 照射功率密度200 mW/cm2, 照射时间20 min, 能量密度240 J/cm2, 于治疗前、治疗后7、14天(P0、P7、P14), 即肿瘤接种后第7、14、21天(T7、T14、T21天),以磁共振平扫、增强扫描及弥散技术(DWI)无创测定肿瘤大小及ADC值。并与HPD-PDT、正常脑、对照组(未治疗、单注药、单照激光)肿瘤组的ADC值作对比。最后以病理验证。结果: ADC均值正常脑在406.01±53.59-436.25±50.23间, 未治疗脑肿瘤组均值T7天、T14天、T21天分别为738±219.57、 660.65±105.32、551.37±103.58, 由于肿瘤长大, 肿瘤细胞数的增加使弥散成像ADC值下降。各单注药、单激光对照组的变化同未治疗空白组规律相似。T检验, 各未光动力学治疗对照组间比P值＞0.05无明显差异, 与正常脑比P值＜0.05有显著差异。光动力学治疗组P0组与未治疗对照组相似ADC均值在609.78～705.96之间; P7天, ADC均值由于治疗后脑组织的水肿均有升高, 以HPPH0.30、0.45 mg/kg-PDT组均值上升较多(782.2±95.6、779.01±291.1),其次HPPH 0.15 mg/kg-PDT组(765.22±110.13), HPD-PDT组降低一些(644.13±94.17); P14天, ADC均值明显下降, 由于肿瘤细胞光动力学治疗后的凋亡、死亡,ADC均值下降, HPPH0.30、0.45 mg/kg-PDT组435.86±46.04、429.34±70.05接近正常脑值;HPPH 0.15 mg/kg-PDT组稍高619.98±93.49, HPD-PDT组550.13±94.48, 这两组由于肿瘤细胞的凋亡死亡较差, 有较多的肿瘤细胞存在, 影响弥散值, HPPH0.15mg/kg-PDT组ADC值高于HPD-PDT组, 肿瘤细胞较后者少。各组ADC值T检验, 光动力学治疗组间HPPH0.30、0.45 mg/kg-PDT两组比P＞0.05无显著差别, 上两组与HPPH0.15 mg/kg-PDT、HPD5 mg/kg-PDT, P值＜0.05有显著的差别, 与正常脑比P值＞0.05无显著差异, 与未光动力学治疗对照组比P值＜0.05有显著差别;HPPH 0.15mg/kg-PDT、HPD5 mg/kg-PDT二组间比, P值＞0.05无显著差别, 上两组与正常脑比, P值＜0.05有显著差异, 与未光动力学治疗对照组比, P值＞0.05无显著差别。以磁共振增强测定各组肿瘤体积, P14/、P0 HPPH0.15、0.30、0.45 mg/kg-PDT组、HPD5 mg/kg-PDT组均值为4.43±4.8、0.37±0.25、0.71±0.42、8.31±1.56;对照组T21/T7单注药HPPH0.45 mg/kg组, 单注药HPD5 mg/kg组、单670 nm激光照射组、单630 nm激光照射组、未治疗肿瘤组为17.01±0.36、16.66±0.31、18.37±0.47、17.66±0.04、20.24±1.75. 大鼠脑接种肿瘤第21天病理表现正常脑组织仅见神经元细胞及胶质细胞;而接种C6胶质细胞瘤后大鼠脑可见大片密集成巢状生长, 色深、大小不一、有核分裂的肿瘤细胞, 随着肿瘤生长时间的增加, 肿瘤细胞的密度加大。未光动力学治疗组的病理表现与上相同。光动力治疗后可见肿瘤细胞变性、色变淡、细胞密度减少, 脑组织水肿及毛细血管扩张, 程度与光敏剂HPPH的剂量有关, HPPH 0.15 mg/kg-PDT较差一些、而HPPH 0.30、0.45 mg/kg-PDT 较明显、有的只有少量的肿瘤细胞, 仅可见正常脑神经元细胞及胶质细胞;而HPD-PDT后的脑肿瘤细胞变性程度较HPPH-PDT更差一些, 标本中仍可见较多的肿瘤细胞。结论: 磁共振增强、DWI技术能在无创情况下动态观察接种C6脑胶质瘤后大鼠脑组织内胶质瘤的生长情况, 了解肿瘤细胞的凋亡情况以及肿瘤细胞密集区域, 测量肿瘤肿块大小。 HPPH-PDT能治疗大鼠C6脑胶质瘤移植瘤, 光敏剂剂量以 HPPH 0.30 mg/kg较佳。HPPH-PDT疗效优于HPD-PDT。     

卫星光通信终端CCD成像光斑弥散圆尺寸选择

利用CCD对自由空间传输的激光进行成像,可得到入射光束的角度信息以实现对发射光束的控制。卫星光通信中,提高对入射光束角度偏差实时测量的精度,可以有效地提高终端的光束跟踪性能,进而有效地保持激光链路的稳定。通过分析角度偏差检测原理,建立了卫星光通信中跟瞄装置测角性能分析模型。分析了测角精度与CCD成像光斑弥散圆尺寸之间的关系,并通过模拟实验进行了验证。结果表明,在卫星光通信系统设计中,综合考虑测角精度要求、终端功耗限制等因素,选择CCD成像光斑相对尺寸在2到3之间为最佳。     

星载光电成像系统对空间点目标成像的弥散与拖尾特性研究

星载光电成像系统对空间点目标成像进行探测、识别时,由于受到系统衍射、像差及系统与目标相对运动等因素的影响,点目标成像会产生弥散与拖尾现象。以空间目标可见光反射特性和系统点扩散理论为基础,建立了目标成像弥散的数学物理模型,对系统的衍射、像差造成点目标成像弥散进行了理论分析与数值模拟研究;分析了系统与目标的相对运动关系,推导了单帧积分时间内目标在像平面上拖尾长度的表达式,定量研究了轨道高度、观测角等对拖尾长度的影响。结果表明,像差使目标成像的弥散程度增大,像斑中心强度下降;在成像系统参数及其轨道高度一定的条件下,目标的拖尾长度随着目标轨道高度的降低、观测角的增大而增大。     

数控电位器在磁共振成像系统中的应用

把数控电位器用于磁共振成像系统中梯度预加重电路,使电路中增益和时间常数的调整从人工方式改变为计算机数字控制方式,可以大大提高调整的效率并能实现自动调整。     

三维可视化CT结肠造影融合成像在结肠癌诊断中的应用价值

本文选取本院2019年1月至2021年12月结肠癌就诊患者并行CT扫描的患者共108例作为研究对象,经过三维可视化CT结肠造影融合成像技术对诊断结果进行判读。以手术病理作为对照组,比较三维可视化CT结肠造影融合成像诊断效能。经过比对,三维可视化CT结肠造影融合成像判读准确率96.3%,全组病例血管结构均可完整显示,淋巴结转移阳性诊断率93%,阴性诊断率98.5%。得出结论：三维可视化CT结肠造影融合成像能够为结肠癌诊断提供有效、可信的诊断信息,具有临床应用价值。     

Abnormal Basal Ganglia Functional Connectivity in Idiopathic Generalized Epilepsy

The basal ganglia have been implicated in a modulation role in idiopathic generalized epilepsy (IGE) by an invasive electrophysioigic means.This paper investigates the basal ganglia functional connectivity by using the region-wise functional connection analysis in resting-state functional magnetic resonance imaging (fMRi) in IGE.The increased functional connectivity within basal ganglia,and between the basal ganglia and the thalamus,and decreased functional connectivity between basal ganglia and motor cortex are found in IGE compared with the controls. These findings not only implicate dysfunctional integration in the motor loop in IGE and the enhanced interaction in the modulated loop,but also suggest that the basal ganglia modulate the generalized epileptic discharges with the influence over thalamus in the corticothalamus network.     

Study on the Location of the Activated Cerebellum Regions in Manual Movement Related to Handedness

The present study used functional magnetic resonance imaging(fMRI)to study the activated site in the cerebellum during bi-hand movement and uni-hand movement,and the lateralization of the cerebellum in hand movement.The coordinates of the peak activation in the CRB were compared using statistical tests,and the results in the primary motor cortex(PMC)were presented as comparison.The results showed a significant difference in cerebellum during bi-hand movement comparing the right-handed with the left-handed subjects.When comparing the right-handed subjects and left-handed subjects during right-hand movement,the significantly different coordinate in dorsal/ventral orientation was observed.The results also showed the different activated site during bi-hand movement and non-dominant hand movement.Our study took the point of view of the lateralization in cerebellum,and the results demonstrated the different site of the peak activation in cerebellum during bi-hand movement and uni-hand movement,which suggested that the handedness also existed in the cerebellum.     

基于小波变换和空间相关性fMRI数据

提出了一种组合小波域统计分析和空间相关性检验的方法来检测fMRI功能激活区域.该方法首先利用Ruttimann等提出的小波方法检测到激活体素,然后逐体素分析它们与其三维空间26-邻域体素血流动力学响应的相关性,并进行空间相关性检验来得到最终激活区域.实验结果表明:该方法是一种快速可靠的fMRI功能激活区域检测方法.     

PTEN在氯化锂-匹罗卡品癫痫模型中的表达研究

目的：检测第10号染色体同源丢失性磷酸酶张力蛋白基因（phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten ,PTEN）在癫痫模型大鼠中的表达情况,初步探讨其在癫痫发病中的作用。方法：成年雄性SD 大鼠腹腔注射氯化锂-匹罗卡品（lithium -pilocarpine ）构建癫痫模型,分别在癫痫发作后不同时间点（1 d、3 d、7 d、14 d、30 d）提取海马组织,利用荧光定量PCR和western blot分别测定PTEN mRNA和蛋白质的表达。结果：荧光定量PCR和western blot显示,PTEN mRNA 和蛋白质在癫痫发作后1 d的表达显著降低（P＜0．05）,到30 d 时仍维持在较低的水平（P＜0．05）。结论：PTEN在氯化锂-匹罗卡品致痫大鼠海马组织中表达的降低,提示PTEN可能参与了癫痫的发生发展过程。     

Simulation Study of the Dendritic Effect on Direct MRI Detection of Neural Electric Event

Currently hemodynamic-based functional MRI technique is of limitation in temporal resolution. As neural activities in the brain accompany with current induced neuronal magnetic fields （NMF）, it is possible to utilize MRI to detect NMF directly thus to improve the temporal resolution. In this work, the contribution of dendrite branch to NMF is investigated by numeric simulation. The results indicate that the existence of dendrite branch may enhance the detectability of NMF by MRI directly.     

一种改进的EPI伪影校正算法

EPI是功能磁共振成像(fMRI)广泛采用的一种扫描技术。成像物体的磁敏感性、化学位移、静磁场不均匀性以及系统硬件性能的不完善等因素导致EPI图像在相位编码方向存明显的ghost伪影,严重破坏了图像的质量。研究基于图像的后处理方法校正EPI伪影具有明显的实际临床应用价值。首先分析了现行相位校正算法和相位恢复算法的不足之处,然后提出了一种改进的EPI伪影校正算法。改进的算法充分利用两种方法的优点,并克服了各自的缺点,较好地实现了伪影校正。通过对实际的phantom图像处理,阐明了改进算法的稳定性及可靠性。     

Towards clinical applicability of the diffusion-based DT-MRI visualization algorithm

For the purpose of DT-MRI data visualization, an algorithm based on a numerical model of texture diffusion is proposed. As a prerequisite of entering clinical use, its parameters need to be adjusted properly so that the procedure gives satisfactory results with limited computational resources and time available. This contribution introduces the principles of the method and reports on the results of extensive computational studies aimed at finding optimal settings of the numerical scheme and model parameters with respect to visualization purposes. Total variation is used as a measure of visual quality of the produced images. Further, we provide evidence that using the algorithm is fully feasible on state of the art hardware. Finally, high resolution visualizations based on real data are demonstrated.