基于残差和注意力模型的呼吸运动图像配准校正研究
这是一篇关于PET/CT,伪影校正,图像配准,深度学习,残差结构,注意力机制的论文, 主要内容为癌症已经成为威胁人类健康的首要疾病,其中肺癌的死亡率又远高于其他癌症类型,其初期检测和防范就显得极其重要。核医学领域PET/CT在癌症的早期检测中发挥着越来越重要的作用。但是由于患者在扫描过程中不自主的呼吸运动,会造成呼吸运动伪影,给医生的诊断带来困难,因此寻求一种有效的方法来提高PET图像质量,降低成像的伪影显得格外重要。为此,本文提出了两种基于深度学习的PET呼吸运动图像伪影校正方法。(1)本文提出了一种以U-Net网络作为基础,融合多重残差结构的配准网络模型Res V-Unet。结合了多重残差结构的网络在具有较少网络参数的同时在一定程度上提高预测形变场的能力,进而提高网络对PET图像配准校正的性能。实验结果表明,使用Res V-Unet模型方法在仿真的PET几何体模数据、像素体模数据以及临床数据上,配准校正后在冠状面方向上分别得到了93.81%、81.75%以及75.10%的相似性Dice值,相对校正前分别提高了33.02%、14.21%和7.32%,说明了提出方法的有效性。(2)本文提出了一种基于注意力机制的改进配准网络模型CSAV-Net。通过结合通道和空间注意力机制来提高网络对PET图像中结构边界的识别能力和位置信息的定位能力。实验结果显示,提出的CSAV-Net模型对于仿真的PET几何体模数据、像素体模数据以及临床数据,配准校正后的在冠状面方向上分别得到了92.98%、82.64%以及71.97%的相似性Dice值,较配准校正之前分别提高了32.19%、15.1%和4.19%,证明了该方法在校正PET呼吸运动伪影图像效果上有所改善。本文所提出的两种神经网络模型与传统的配准方法相比,在各项评价指标上均有较好的表现,在仿真和临床数据上得到验证,进一步证明了模型的可行性和有效性。
低左室射血分数冠心病患者的外科治疗与策略分析
这是一篇关于冠心病,低射血分数,外科治疗,SPECT,PET/CT的论文, 主要内容为在社会飞速发展的今天,人们的生活品质不断提升,饮食习惯也有很大改变,越来越多的人患有冠状动脉粥样硬化性心脏病(coronary atherosclerotic heart disease,CHD),该疾病是冠状动脉血管发生动脉粥样硬化病变而引起血管腔狭窄或阻塞,造成心肌缺血、缺氧或坏死而导致的心脏病,简称冠心病。心脏外科手术常常是高风险、创伤大的代名词,随着现代医学的飞速发展和人们观念的转变,这种需要打开胸腔进入心脏的外科治疗方式已经被普遍大众所接受。冠状动脉旁路移植术(coronary-artery-bypass-grafting,CABG)是针对CHD的一种最有效的外科治疗方法之一,通常分为不停跳冠脉搭桥(off-pump-CABG,OPCABG)和体外循环下冠脉搭桥(on-pump-CABG)两种。现在心外科冠脉手术、体外循环、麻醉等技术均有了长足的进步,如何提高和改善低左室射血分数冠心病患者的手术疗效和远期生存率成为了心外科医师共同努力的目标。因此在临床学习工作中,归纳总结了低左室射血分数冠心病患者的一些治疗应对策略、手术效果和短期预后情况,可为今后的临床工作和进一步的临床研究提供一些参考,现分两部分进行介绍:第一部分 低左室射血分数冠心病患者外科手术治疗效果分析目的:评估低左室射血分数的冠心病患者接受外科手术后的疗效,以评价该类患者外科治疗的获益情况,明确外科手术治疗对此类患者的价值。方法:收集2017年1月至2021年1月在郑州大学第一附属医院心脏外科低左室射血分数的CHD患者共126例,进行回顾性研究,分析手术的死亡率、术后严重并发症(主要为低心排综合征)的发生情况,将术前和术后1周、术后3个月左室射血分数(EF)、左室舒张末期内径(LVDD)进行比较,入院时及出院时NYHA分级比较,来评估手术疗效。结果:共成功实施外科手术126例,男性101例,女性25例,死亡2例(1.59%),1例因搭桥术后心梗导致死亡,1例因难以控制的低心排综合征导致死亡;发生低心排综合征6例(4.76%),有4例经药物等积极治疗后好转,另2例应用IABP及血管活性药物后得到改善;其他并发症(出血、急性肾衰竭、呼吸衰竭、房颤)共13例(10.32%)。术后1周与术前EF、LVDD对比,差异具有统计学意义(P<0.05)。术后3月随访,共追踪患者86例,与术前EF、LVDD对比,差异具有统计学意义(P<0.05)。比较入院时和出院时的平均心功能NYHA分级,显示差异有统计学意义(P<0.05)。结论:外科手术治疗是治疗低左室射血分数冠心病患者的有效治疗方式,EF、LVDD均有改善,患者自觉症状好转,近期疗效确切令人满意,死亡率和严重并发症发生率在可接受范围,但对中远期疗效有待进一步随访。第二部分 SPECT和PET/CT在低左室射血分数冠心病患者中的应用目的:探讨SPECT和PET/CT在低左室射血分数冠心病患者的外科治疗中的价值,以期为该类患者提供更好的诊疗策略并评估预后。方法:回顾性分析2017年1月至2021年1月在郑州大学第一附属医院心脏外科低左室射血分数的CHD患者共85例,且术前1周内行99m-Tc MIBI SPECT和18F-FDG PET/CT影像检查的患者。主要观察术前、术后LVEF的变化,将观察对象分为EF值改善≥5%的改善组和改善<5%的非改善组,分析两组之间各项指标的差异。结果:研究共纳入患者85例,其中男性62例、女性23例,术后1周EF较术前有明显改善,差异有统计学意义。改善组59例(69.41%),非改善组共26例(30.59%),其中两组比较心功能NYHA分级、冬眠心肌、桥血管数目,差异具有统计学意义(P<0.05)。其余观测指标差异均无统计学意义。结论:术前对低左室射血分数的冠心病患者进行18F-FDG PET/CT和99m-Tc MIBI SPECT检查,可准确评估心肌存活情况,有效评估预后。对于仍有存活心肌的低EF值冠心病患者,手术疗效确切,建议行再血管化治疗。
基于残差和注意力模型的呼吸运动图像配准校正研究
这是一篇关于PET/CT,伪影校正,图像配准,深度学习,残差结构,注意力机制的论文, 主要内容为癌症已经成为威胁人类健康的首要疾病,其中肺癌的死亡率又远高于其他癌症类型,其初期检测和防范就显得极其重要。核医学领域PET/CT在癌症的早期检测中发挥着越来越重要的作用。但是由于患者在扫描过程中不自主的呼吸运动,会造成呼吸运动伪影,给医生的诊断带来困难,因此寻求一种有效的方法来提高PET图像质量,降低成像的伪影显得格外重要。为此,本文提出了两种基于深度学习的PET呼吸运动图像伪影校正方法。(1)本文提出了一种以U-Net网络作为基础,融合多重残差结构的配准网络模型Res V-Unet。结合了多重残差结构的网络在具有较少网络参数的同时在一定程度上提高预测形变场的能力,进而提高网络对PET图像配准校正的性能。实验结果表明,使用Res V-Unet模型方法在仿真的PET几何体模数据、像素体模数据以及临床数据上,配准校正后在冠状面方向上分别得到了93.81%、81.75%以及75.10%的相似性Dice值,相对校正前分别提高了33.02%、14.21%和7.32%,说明了提出方法的有效性。(2)本文提出了一种基于注意力机制的改进配准网络模型CSAV-Net。通过结合通道和空间注意力机制来提高网络对PET图像中结构边界的识别能力和位置信息的定位能力。实验结果显示,提出的CSAV-Net模型对于仿真的PET几何体模数据、像素体模数据以及临床数据,配准校正后的在冠状面方向上分别得到了92.98%、82.64%以及71.97%的相似性Dice值,较配准校正之前分别提高了32.19%、15.1%和4.19%,证明了该方法在校正PET呼吸运动伪影图像效果上有所改善。本文所提出的两种神经网络模型与传统的配准方法相比,在各项评价指标上均有较好的表现,在仿真和临床数据上得到验证,进一步证明了模型的可行性和有效性。
临床成像条件下PET/CT图像空间分辨率的模型研究
这是一篇关于PET/CT,空间分辨率,重建技术,成像条件,模型研究的论文, 主要内容为目的:研究不同重建、成像条件对PET/CT中PET图像空间分辨率影响。资料与方法:PET/CT 设备:GE Discovery ST-16 型和 Discovery Elite 型 PET/CT。实验使用椭圆柱分辨率模型获得不同重建、成像条件下PET/CT图像。采集条件:①分别采用滤波反投影法、迭代算法(VUE Point HD)、是否使用TOF、PSF技术6种组合。②VPFX-S算法下,迭代次数分别选取为2～10次迭代(间隔2次);重建矩阵:Discovery ST-16 型为 128×128、256×256,Elite 型为 128X128、192×192、256×256;滤波核为2.0mm～10.0mm(间隔为2.0mm);以及是否使用衰减校正。③PET图像采集使用List mode模式,采集时间为6min,间隔1min。④是否存在床位重叠。⑤是否存在散射。模拟临床PET/CT扫描方式对椭圆柱分辨率模型进行扫描。在GE Xeleris工作站上对图像进行分析,计算选取重建图像中的5(6)层横断面,提取每一线源垂直于旋转轴向外方向即径向的剖线数据用高斯函数拟合每一条剖线数据,从而得到每个线源径向的扩展函数,求每个扩展函数的半高宽(full width at half maximum,FWHM)。FWHMx表示径向的空间分辨率。结果:在临床采集及重建条件下,使用PSF技术前后中心位置图像空间分辨率分别为:4.95mm、4.28mm。使用TOF技术前后中心位置图像空间分辨率分别为4.95mm、5.19mm。FBP算法重建图像空间分辨率分别为4.63mm～7.45mm;VUE Point HD算法空间分辨率分别为4.07mm～6.58mm。在临床采集条件下,当采集时间为1min、2min、3min、4min、5min、6min时Discovery Elite型中心位置图像空间分辨率分别为 4.06±0.08mm、4.05±0.2mm、4.01±0.01 mm、4.05±0.07mm、4.05±0.03mm、4.08±0.06mm;ST-16 型分别为 5.76±0.12mm、5.72±0.11 mm、5.74±0.09 mm、5.78±0.05 mm、5.75±0.09 mm、5.77±0.07 mm。是否存在床位重叠,中心位置线源FWHM Elite分别为 4.14±0.01mm、4.14±0.01mm;FWHMST-16 分别为 5.39±0.19mm、5.38±0.07mm。矩阵为 256×256、192×192、128×128 时,中心位置 FWHM 分别为 4.07±0.18mm、4.25±0.10mm、4.73±0.08mm(Discovery Elite 型)。滤波核 2.0mm～1 0.0mm(间隔2.0mm)中心位置的半高宽分别为4.65±0.43mm、4.77±0.27mm、4.02±0.01mm、4.11±0.04mm、9.94±0.01mm(Discovery Elite 型)。2～10 次迭代中心位置的 FWHM 分别为 4.17±0.27mm、4.27±0.21mm、4.11±0.05mm、4.18±0.04mm、4.12±0.06mm(Discovery Elite 型)。是否使用衰减校正,Discovery Elite 型在中心位置的 FWHM 分别为:4.14±0.01mm、4.18±0.08mm。结论:1)临床成像条件下,两种机型PET/CT中PSF技术的使用均能够有效提高PET图像空间分辨率;而TOF技术则对PET空间分辨率无显著影响。2)重建算法对PET图像空间分辨率的影响较大,迭代算法VUE Point(HD)算法较FBP算法空间分辨率明显改善。3)相同条件下,在水层散射(即有散射状态)中PET/CT图像空间分辨率低于空气中。4)重建滤波核宽度为6.0mm时,Discovery Elite型图像空间分辨率最好。5)不同采集时间、迭代次数、床位是否存在重叠、衰减校正对PET空间分辨率影响不显著。6)相同采集时间及床位下,Elite型较ST-16型图像空间分辨率改善约40.57%。
低左室射血分数冠心病患者的外科治疗与策略分析
这是一篇关于冠心病,低射血分数,外科治疗,SPECT,PET/CT的论文, 主要内容为在社会飞速发展的今天,人们的生活品质不断提升,饮食习惯也有很大改变,越来越多的人患有冠状动脉粥样硬化性心脏病(coronary atherosclerotic heart disease,CHD),该疾病是冠状动脉血管发生动脉粥样硬化病变而引起血管腔狭窄或阻塞,造成心肌缺血、缺氧或坏死而导致的心脏病,简称冠心病。心脏外科手术常常是高风险、创伤大的代名词,随着现代医学的飞速发展和人们观念的转变,这种需要打开胸腔进入心脏的外科治疗方式已经被普遍大众所接受。冠状动脉旁路移植术(coronary-artery-bypass-grafting,CABG)是针对CHD的一种最有效的外科治疗方法之一,通常分为不停跳冠脉搭桥(off-pump-CABG,OPCABG)和体外循环下冠脉搭桥(on-pump-CABG)两种。现在心外科冠脉手术、体外循环、麻醉等技术均有了长足的进步,如何提高和改善低左室射血分数冠心病患者的手术疗效和远期生存率成为了心外科医师共同努力的目标。因此在临床学习工作中,归纳总结了低左室射血分数冠心病患者的一些治疗应对策略、手术效果和短期预后情况,可为今后的临床工作和进一步的临床研究提供一些参考,现分两部分进行介绍:第一部分 低左室射血分数冠心病患者外科手术治疗效果分析目的:评估低左室射血分数的冠心病患者接受外科手术后的疗效,以评价该类患者外科治疗的获益情况,明确外科手术治疗对此类患者的价值。方法:收集2017年1月至2021年1月在郑州大学第一附属医院心脏外科低左室射血分数的CHD患者共126例,进行回顾性研究,分析手术的死亡率、术后严重并发症(主要为低心排综合征)的发生情况,将术前和术后1周、术后3个月左室射血分数(EF)、左室舒张末期内径(LVDD)进行比较,入院时及出院时NYHA分级比较,来评估手术疗效。结果:共成功实施外科手术126例,男性101例,女性25例,死亡2例(1.59%),1例因搭桥术后心梗导致死亡,1例因难以控制的低心排综合征导致死亡;发生低心排综合征6例(4.76%),有4例经药物等积极治疗后好转,另2例应用IABP及血管活性药物后得到改善;其他并发症(出血、急性肾衰竭、呼吸衰竭、房颤)共13例(10.32%)。术后1周与术前EF、LVDD对比,差异具有统计学意义(P<0.05)。术后3月随访,共追踪患者86例,与术前EF、LVDD对比,差异具有统计学意义(P<0.05)。比较入院时和出院时的平均心功能NYHA分级,显示差异有统计学意义(P<0.05)。结论:外科手术治疗是治疗低左室射血分数冠心病患者的有效治疗方式,EF、LVDD均有改善,患者自觉症状好转,近期疗效确切令人满意,死亡率和严重并发症发生率在可接受范围,但对中远期疗效有待进一步随访。第二部分 SPECT和PET/CT在低左室射血分数冠心病患者中的应用目的:探讨SPECT和PET/CT在低左室射血分数冠心病患者的外科治疗中的价值,以期为该类患者提供更好的诊疗策略并评估预后。方法:回顾性分析2017年1月至2021年1月在郑州大学第一附属医院心脏外科低左室射血分数的CHD患者共85例,且术前1周内行99m-Tc MIBI SPECT和18F-FDG PET/CT影像检查的患者。主要观察术前、术后LVEF的变化,将观察对象分为EF值改善≥5%的改善组和改善<5%的非改善组,分析两组之间各项指标的差异。结果:研究共纳入患者85例,其中男性62例、女性23例,术后1周EF较术前有明显改善,差异有统计学意义。改善组59例(69.41%),非改善组共26例(30.59%),其中两组比较心功能NYHA分级、冬眠心肌、桥血管数目,差异具有统计学意义(P<0.05)。其余观测指标差异均无统计学意义。结论:术前对低左室射血分数的冠心病患者进行18F-FDG PET/CT和99m-Tc MIBI SPECT检查,可准确评估心肌存活情况,有效评估预后。对于仍有存活心肌的低EF值冠心病患者,手术疗效确切,建议行再血管化治疗。
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