一、基于模拟退火算法重建解剖结构的截面（论文文献综述）
杨志永,房培娜,刘琬钰,姜杉[1]（2022）在《基于代价地图的活检路径规划研究》文中研究说明穿刺活检手术作为多种疾病早期诊断最常用的技术之一,需要将一根细长的穿刺针刺入组织以获取组织标本,因此,穿刺路径的安全性和精确性对活检手术准确率和术后恢复至关重要.针对机器人辅助下的穿刺活检手术,本文提出了一种基于代价地图的穿刺路径规划方法.首先,将包含三维规划空间大小、空间中障碍物位置、形状等信息的原始地图作为输入,根据人工势能场理论构建代价地图,以定量评估障碍物以外空间的风险程度.其次,考虑带有斜尖的穿刺针插入组织中产生的实际偏转,采用非完整运动学模型作为穿刺针的偏转预测模型.在模拟解剖结构特征的障碍物环境下,使用代价地图计算可行入刺区域中不碰撞穿刺路径的代价值,并采用模拟退火算法进行优化,获得安全可行的穿刺路径以指导机器人执行的自动穿刺过程.最后,在自制的仿生模型中设计模体实验,分别按照传统直线穿刺路径和本文规划方法得出的安全穿刺路径执行自动穿刺操作.实验表明,按照规划路径进行穿刺的实际穿刺路径与规划路径较为相符,靶点穿刺误差在1.5 mm以内,较传统直线路径穿刺精度提高80%以上,且较临床的靶点穿刺误差（5.5～5.6 mm）有明显降低.实验结果表明该运动规划方法能够为机器人辅助下的自动穿刺手术规划出安全合理的穿刺路径,有效提高自动穿刺手术的安全性和精确性.
王文馨[2]（2019）在《冠脉血流储备分数的血流动力学几何多尺度计算方法》文中认为冠脉血流储备分数（FFR）是目前评价功能性心肌缺血的金标准。近几年又新发展的瞬时无波幅比（IFR）评价指标,并且研究显示二者有很好的相关性。但FFR和IFR都是有创的检查技术,临床应用受到局限。建立无创的心肌缺血评价方法来指导冠脉狭窄临界病变的治疗是一个函待解决的难题。本研究基于患者的冠脉CTA图像,结合患者个性化的冠脉集中参数模型,构建冠状动脉0D-3D耦合的血流动力学几何多尺度仿真模型,采用计算流体力学的方法数值计算冠脉中的流场和压力,无创估测静息状态下无波幅期的瞬时无波幅比（IFRct）和充血状态下的FFRct（或FFRss）,建立冠脉狭窄引起的心肌缺血的无创功能性评价,为临床冠脉狭窄性心肌缺血提供有效的诊断、评价工具。论文的研究内容包括以下三个部分:（1）冠脉血流储备分数的开环式血流动力学几何多尺度模型的研究:本研究阐述了基于患者个性化的冠脉CTA图像,结合个性化冠脉生理集中参数模型,构建了冠脉开环式几何多尺度耦合方法的血流动力学模型,数值计算了冠脉中的流场和压力,可以无创获得血流储备分数FFRct和瞬时无波幅比IFRct,从而评价心肌缺血情况。该模型中,冠脉CTA三维模型反映了患者冠脉结构形态与冠脉狭窄病变的位置及程度,而冠脉生理集中参数模型为冠脉CTA三维模型提供了生理真实的血流动力学计算边界条件,包括冠脉下游出口边界条件-代表微循环阻力的冠脉后负荷,以及冠脉上游入口边界条件-代表心脏功能的心输出量和压力。研究结果表明:采用冠脉结构与功能关系标度律,可以获得较为准确的冠脉后负荷;通过对集中参数模型中各个参数进行优化,可以获得个性化患者较为真实的心输出量和主动脉压力波形,从而保证了冠脉血流储备分数FFRct和瞬时无波幅比IFRct计算的准确性。同时,探究了冠状动脉狭窄程度（40%-90%）对IFRct的影响规律:随冠脉前降支狭窄程度的增加,冠脉狭窄远端的流量减小,IFRct降低。当IFRct在0.86-0.93的“灰色区域”时,冠脉直径狭窄率对应为55%-65%范围内,需要实施FFR来指导治疗。（2）冠脉血流储备分数的闭环式血流动力学几何多尺度模型的研究:本研究阐述了基于患者个性化的冠脉CTA图像,结合个性化冠脉生理集中参数模型,采用冠脉闭环式几何多尺度耦合方法的血流动力学模型,数值计算了冠脉中的流场和压力,可以无创获得了冠脉血流储备分数FFRct和瞬时无波幅比IFRct,从而评价心肌缺血情况。该模型与开环多尺度模型不同之处是冠脉微循环末端反馈回到体肺循环模块中,能够较为真实地模拟冠脉系统与心脏之间的相互调节作用。研究结果表明:采用改进后的闭环的几何多尺度模型,可使得冠脉血流储备分数FFRct和瞬时无波幅比IFRct计算更为准确。并且FFRct和IFRct二者的计算结果有很好的一致性。（3）冠脉血流储备分数的快速血流动力学几何多尺度模型的研究:本研究阐述了基于患者个性化的CTA图像,结合个性化的入口压力边界条件和出口阻力边界条件,提出了一种无创、快速获得了冠脉血流储备分数FFRss。采用稳态的几何多尺度耦合方法的血流动力学模型,数值计算了冠脉中的流量和压力。除此之外,本研究还进行了主动脉压力Pa和左室心肌质量MASSlv分别对血流储备分数FFRss和冠脉血流储备CFRss的敏感度分析。结果表明,该方法可将计算求解的时间从几个小时缩短至20分钟,达到了临床应用的预期目标。总而言之,本论文从采用了三种血流动力学几何多尺度模型,即开环几何多尺度模型、闭环几何多尺度模型和稳态快速计算模型,较为系统的进行了无创地计算冠状动脉狭窄造成的心肌缺血的数值模拟研究。主要内容包括了冠状动脉集中参数模型及开环式几何多尺度的模型的数值模拟、闭环式几何多尺度的模型数值模拟以及阻力边界的稳态快速计算模型数值模拟等研究。这三种不同的几何多尺度耦合仿真的研究,可为评估冠状动脉狭窄是否造成心肌缺血,即功能性评价冠状动脉狭窄提供了基础方法,可为临床上冠状动脉的常见病症提供血流动力学角度的阐述,同时为医生进行诊断与制定治疗策略提供指导与建议,具有一定程度的临床医学应用价值。
万文博[3]（2019）在《面向小动物FMT成像的光学结构建模及先进图像重建方法》文中研究指明荧光分子层析成像（Fluorescence molecular tomography,FMT）结合了特异性荧光分子标记技术及扩散光学层析成像（Diffuse Optical Tomography,DOT）技术具备的优势,有望实现活体组织内部与细胞或者分子相关的生化反应过程的在体检测。然而在小动物在体成像研究中,由于受到解剖结构获取困难、有效背景光学参数缺失以及重建过程存在的高度不适定性的影响,现有FMT技术的空间分辨率、定量性以及鲁棒性尚待提高。面向小动物在体X射线层析（X-ray Computed Tomography,XCT）/DOT/FMT多模态成像应用,本文研究了目标鼠的解剖学结构以及光学结构先验信息在体获取方法以及能够有效克服重建不适定性的FMT方法。本文发展了基于XCT图像非刚体配准的目标鼠解剖结构在体获取方法。首先通过基于特征点匹配的初配准过程以及基于特征块匹配的后配准过程,将标准数字鼠的XCT图像配准至目标鼠XCT图像;接着利用配准位移场,对标准数字鼠解剖结构图谱施加非刚体几何形变,构建目标鼠全身解剖结构图谱。数值模拟与小鼠实验证明提出的算法能够有效地进行图像配准并完成目标鼠解剖结构图谱的构建。本文提出了配准解剖结构图谱导引的时域DOT重建方法,用于在体获取目标鼠光学结构信息。首先对目标鼠进行XCT与时域DOT实验,获取双模态测量数据;接着利用图像配准策略获取目标鼠的解剖结构信息;最后以硬先验正则化方法约束基于广义脉冲谱特征数据的时域DOT重建过程,在体获取目标鼠各区域光学参数;结合解剖结构,构建目标鼠光学结构。数值模拟证明所提出方法有效,通过多组小鼠实验进一步获得了不同目标鼠主要器官的在体光学参数。本文发展了基于微扰蒙特卡洛模拟的时间分辨早期到达光FMT成像方法,用于改善重建过程存在的不适定性。通过系统响应函数校正的微扰蒙特卡洛模拟进行准确的光子输运建模以及进行荧光Jacobian矩阵的计算;利用重叠时间门技术处理时间飞行曲线,用于增加噪声鲁棒性;选择早期到达光对应的时间门进行重建,用于降低FMT的病态性。仿体实验证明,相较于传统的早期到达光FMT方法,本文提出的方法能够有效提升图像的分辨率与定量性。为了解决现有FMT存在的诸多问题,本文提出了基于XCT图像配准的解剖结构获取方法、配准解剖结构导引的时域DOT光学参数重建方法以及基于微扰MC模拟的时间分辨早期到达光FMT重建方法。论文首先针对所提出的各方法进行了数值模拟验证,接着搭建了仿CT扫描的时域DOT/FMT系统,并通过多组仿体或小鼠在体实验证明了相关算法的有效性。
姜海松[4]（2018）在《近距离粒子植入治疗计划系统剂量规划技术研究》文中研究指明本文以近距离放射性粒子植入治疗剂量规划系统为研究对象,致力于开发一套具有广泛适用性的剂量规划系统,主要内容包括非共面技术研究、术中优化方法设计、逆向布源算法研究和系统平台测试实验。本文的主要研究内容与成果如下:首先,提出了基于非共面针的三维剂量规划系统,解决了在大肿瘤、多病灶、骨骼和重要器官组织遮挡的情况下,剂量难以满足临床治疗要求的问题。通过分析临床要求和传统共面针模板的优缺点,设计了非共面针和3D导向模板,并完成了整个系统关键技术的确定。其次,提出了基于CT图像的粒子植入治疗的术中剂量优化方法,解决了手术过程中剂量能否按照术前规划实施的问题。通过对CT影像中穿刺针的识别提取,建立术中穿刺针模型,并继承术前规划结果,之后进行手术方案评估。实验结果验证了穿刺针的识别精度满足临床要求。最后,提出了混合模拟退火和DVH评估的逆向布源算法,提高了术前剂量规划的效率。首先,通过分析粒子植入手术的临床要求,建立了自动分配粒子的模拟退火算法模型;之后,结合关键剂量评估指标,分析DVH曲线的形态学意义,建立了基于标准DVH曲线的评估模型。实验结果表明,该算法能够有效应对不同部位的剂量规划。本文基于近距离放射性粒子植入治疗剂量规划系统的研究,提出了基于非共面针的规划方法、基于穿刺针识别提取的术中优化方法和混合模拟退火与DVH评估的逆向布源算法,提高了剂量规划系统的适应能力、安全性和操作性。
江汉臣[5]（2016）在《冠状动脉应用解剖与三维重建》文中提出第一部分动物实验:兔正常心脏动脉血管网三维化模型的构建研究目的运用CT影像技术对血管铸型后的兔离体心脏动脉血管网进行三维重建模型,初步探讨铸型后冠状动脉三维重建的可行性,明确塑型剂的浓度选择。研究方法4只家兔麻醉处死后,在左右冠状动脉进行固定插管灌注,灌注材料选用过氯乙烯和氧化铅并加入染料进行沉淀搅匀,浓度分别为10%、15%、20%和25%,灌注压力为体积压缩比9ml/20ml。共灌注4天,4天后取出家兔心脏进行24排螺旋CT扫描,采用CT自带软件进行MIP、VR完成三维重建。将灌注标本放置于浓盐酸中腐蚀清洗保存。对比不同浓度的灌注材料构建的血管铸型标本和CT重建心脏三维数字化模型的特征。研究结果4只家兔均完成心脏血管灌注得到完整心脏血管铸型,CT扫描重建模型显示出完整的血管网形态和解剖层次。20%浓度的灌注材料较其他浓度灌注材料得到的灌注模型更加清晰、形态更加饱满。研究结论不同浓度的灌注材料对构建心脏血管模型有一定的影响。将血管灌注与三维影像学结合对构建出完整的家兔心脏血管网铸型及三维数字化模型提供了基础理论支持和实践经验。第二部分尸体实验:人正常心脏动脉血管网模型三维化模型的构建研究目的通过应用上述研究中较为合理的铸型浓度,灌注人体正常心脏来构建心脏动脉血管网模型,并利用CT影像技术及三维重建优化技术,构建更为符合解剖形态下的心脏三维结构,以利于三维重建用于心脏解剖研究。研究方法以中南大学实验室提供新鲜男性尸体标本,采用浓度为20%的灌注液在颈动脉进行灌注,灌注压力为体积压缩比9ml/20ml,灌注时间为3天。完成灌注后常规取出心脏采用CT扫描,并将采集的数据利用Mimics10.01软件进行数字化三维模型的构建,采用自适应模拟退火算法对重建后的结果进行迭代优化。三维重建完成后,腐蚀清洗标本,而后进行模型修补并保存。研究结果心脏血管网铸型标本灌注顺利,并利用CT扫描及Mimics软件清晰显示了心脏冠状动脉数字化三维模型。模型中显示出冠状动脉及吻合支发源、走向,并清晰体现出窦房结动脉、房室结动脉数目、起源、形态及走向,与周围结构的关系也均有很好的显示。三维重建模型对任意角度均有清晰的显示,Mimics阈值分割对血管分级重建、直径特征,多角度及水平面观察心脏血管情况均有较好的作用,采取自适应模拟退火算法对重建后的结果进行迭代优化,结果显示优化误差减少75%以上。研究结论通过心脏血管灌注,成功构建出人正常心脏冠状动脉血管网数字化三维模型。血管铸型技术、CT扫描和Mimics软件在研究人心脏冠状动脉网解剖结构有重要作用。运用自适应模拟退火算法对重建后的结果进行迭代优化,很大的提高了三维重建与冠脉解剖实际解剖的拟合,使三维重建模型具有较高的准确性,为人心脏的数字化研究提供了相应的理论基础。
张斌[6]（2013）在《基于DR图像的股骨个体化姿态估计关键技术研究》文中研究表明股骨干骨折是骨科一种常见的临床创伤，如果手术治疗不当，会造成患者行走功能障碍、肢体变形等后遗症，严重影响患者的生活质量。在现代医学诊断中，常见的临床三维影像检查方式主要包括计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）。这两种成像手段虽然能够直接获得患肢的三维数据，但是在检查费用、操作便利性、成像快捷性等方面都远逊于数字X线（DR）成像，特别是CT扫描过程的有害辐射剂量远高于DR成像。然而DR图像是二维投影图像，缺少三维空间信息进行临床诊断是DR成像的最大弊端。因此，研究一种仅利用单张或少数有限张二维DR图像，在手术前获取股骨三维空间姿态的成像方法，具有极其重要的临床实用价值和广阔的市场应用前景。本文旨在利用股骨DR图像，建立一种能够快速、有效地重建股骨个体化姿态的方法，进而实现股骨三维空间姿态可视化。针对姿态估计过程中存在的DR成像系统标定、灰度不均匀图像特征轮廓提取、基于2D-3D的图像配准以及二维点集配准过程中多极值优化等关键问题，研究相应的解决方法。并深入研究灰度不均匀图像分割、多极值优化和2D-3D图像配准方法，这三项关键技术，从而实现术前股骨个体化姿态的三维重建，促进基于图像引导的三维可视化技术的发展。论文的主要研究内容包括：针对普通平面标定板在X射线环境下成像不清晰，无法实现DR成像系统标定的问题，利用覆铜线格PCB板做为标定板，采用基于平面标定板标定法，获得DR成像系统的标定参数。针对骨折股骨DR图像拓扑结构复杂、灰度分布不均匀的特点，研究一种结合灰度波动信息的活动轮廓模型，利用灰度波动概念获得图像的灰度波动曲线；依据对波动曲线单调区间的判断结果，对图像进行灰度波动变换；将灰度波动变换函数引入Chan-Vese（C-V）模型并重新定义能量函数，获得新的活动轮廓模型。通过人造图像与医学图像的分割实验表明，该模型既能继承C-V模型抗噪性强、运算复杂度低、对初始轮廓不敏感的优点，又可克服C-V模型不能分割灰度分布不均匀图像的弊端，并以较高的分割精度提取出DR图像中股骨干内外腔壁和骨折断端完整、连续的特征轮廓。点集配准问题实质上是一个多极值优化问题，常规的智能优化算法存在容易陷入局部极值和搜索效率不高的问题。针对此类问题，将一种全局性优化算法——特征统计算法（CSA）应用到点集配准中，研究一种基于高斯混合模型CSA优化的点集配准算法。通过重新组合高斯混合模型中的配准参数，确定与目标函数关系密切的特征统计项目，能够更好地解决点集配准中多参数估计易陷入局部极值的问题，提高算法的搜索效率。测试数据配准实验结果表明，该配准算法具有良好的抗噪声、抗缺失点、抗出格点能力，同时具有较高的配准精度和配准成功率。针对股骨DR图像缺少临床诊断所需的三维空间信息的问题，研究一种基于双平面DR图像2D-3D仿射配准的姿态估计方法。在完成股骨特征轮廓提取的基础上，利用点集配准算法获得正、侧位股骨DR图像特征轮廓与通用股骨模型投影轮廓之间的二维配准参数；利用相机标定法所确定的二维平面与三维空间的变换关系，获得三维变换矩阵，并作用到股骨通用模型上获得股骨个体化姿态。配准实验表明该方法能够在缺少个体化三维信息情况下，仅利用股骨正、侧位DR图像信息及股骨通用模型，重建出股骨个体化姿态。
王玉[7]（2013）在《三维放射治疗计划系统仿真建模研究》文中提出放射治疗是肿瘤治疗的重要手段,三维放射治疗计划系统（Three dimensional radiation therapy planning system,3D-RTPS）是精确放射治疗核心子系统。3D-RTPS利用计算机程序模拟整个治疗过程,计算出患者体内剂量分布数据,通过分析与评估,制定出合理的治疗方案,从而有效的减少放射治疗的副作用,增加肿瘤控制率。本文基于3D-RTPS产品需求,对3D-RTPS涉及的核心技术进行了比较全面和详细的研究,并进行了相关功能的验证与分析,力求提供一个满足临床需求、具有良好扩展性的软件产品平台。本文研究工作包括三维可视化、组织分割、剂量计算、逆向调强、GPU加速及软件开发实现。在三维可视化领域,主要做了两方面创新工作。一方面基于Phong光照模型,提出预先计算体元法向量并基于球坐标索引进行存储。该方法在光线追踪过程直接获得当前体元的法向量,避免了法向量重复计算,有效减少了可视化时间。基于球坐标索引进行存储避免了存储法向量三个浮点分量,减少了内存开销。另一方面,将光线投射方法的体绘制技术应用于剂量三维分布显示。在光线投射采样过程中,系统使得医生根据临床需要对阻光度及颜色进行分类,使用该方法,医生能直观的判断器官的剂量分布情况。在组织分割方面,实现了体轮廓、肺及脊髓的自动提取功能。基于CT影像人体结构的特征知识,提出了三个主要步骤实现脊髓的自动提取功能。在检测脊髓概率区关键步骤中,基于脊髓及其周围结构的特征知识,建立了一个全新的特征模型用于脊髓内一点的检测,基于该点进行区域增长得到脊髓概率区后,在该区域内实现脊髓的检测。引入特征模型自适应修正,实现了60例患者CT图像序列脊髓自动提取100%的成功率。软件运行于笔记本电脑,患者CT图像序列脊髓检测时间可以达到3秒左右,满足临床要求。在剂量计算方面,基于点核卷积叠加剂量计算模型,本文将治疗床CT影像象素加入到患者CT影像数据中,使系统在剂量计算过程引入治疗床对X射线束的衰减作用,降低了治疗床引起的剂量偏差,提高了系统剂量计算精度。在模型匹配方面,基于模型参数自身特征,提出了基于模拟退火优化算法进行模型自动匹配,降低了软件对操作人员业务能力的依赖,降低了产品维护成本,增加了产品市场竞争力。在逆向调强方面,提出用点核叠加构建笔形束核进行剂量计算,该方法提高了优化迭代过程中的剂量计算速度,使得基于点核叠加技术的计划系统得以集成直接孔隙的逆向调强技术。模体及临床实际病例试验表明,该方法与使用精确剂量计算模型得到的优化结果一致,可用于调强优化过程中的剂量计算。在GPU加速技术方面,对原有剂量计算模型进行了修改,基于CUDA编程技术将NVIDIA的GPGPU模型应用于点核卷积/迭加模型的3D-RTPS产品。在程序架构设计中使用MFC导出类及动态库技术,避免了大量代码移植工作。对结果数据进行比较与分析,确定了基于特定显卡效率最高的thread数目。基于以上工作,作者开发了我国首套基于点核卷积叠加剂量计算模型的3D-RTPS商业化产品软件,并已在实际临床中应用。
刘娟[8]（2013）在《基于GPU的快速剂量计算方法》文中指出放射治疗是目前治疗恶性肿瘤的主要手段之一，放射治疗计划的快速制定具有很现实的意义。而剂量计算是放射治疗计划的核心，剂量计算的速度与精度，对放射治疗计划制定的效率和质量具有重要影响。常用的剂量计算方法有蒙特卡罗法、笔形束法和卷积叠加算法。蒙特卡罗方法的计算精度较高，但耗时很长；笔形束法的计算速度比蒙特卡罗方法快，但精度较低；卷积叠加算法的计算速度比蒙特卡罗方法快，同时精度比笔形束法高，其中一种改进的卷积叠加算法，即CollapsedCone卷积叠加算法（Collapsed Cone Convolution/Superposition, CCCS）降低了计算复杂度，计算速度获得较大提高，但实际应用特别是调强放射治疗（Intensity Modulated Radiotherapy,IMRT）治疗计划设计时，其计算速度还有待于进一步提高。能谱是CCCS剂量计算的重要参数之一。医用直线加速器高能射束能谱的直接测量很困难，根据百分深度剂量的测量数据，本文提出利用模拟退火优化算法对光子束能谱进行重建，并利用蒙特卡罗软件对光子束能谱进行模拟，对模拟退火法重建的光子束能谱进行评估，实验结果表明利用模拟退火算法进行光子束能谱重建可靠有效。在放射治疗计划制定过程中，计划优化过程需要反复进行剂量计算，为了提高治疗计划的优化速度，CCCS算法的计算速度依然需要大幅提高以满足实际临床的需要。近年来图形处理器（Graphics Processing Units，GPU）以高并行度、高浮点处理能力，在各个领域得到快速发展，并开始应用在剂量计算和治疗计划优化方面。本文提出利用GPU对CCCS算法的四个核心模块进行加速计算，采用计算统一设备架构（Compute Unified Device Architecture，CUDA），实验环境是Windows7系统、Visual Studio2010开发平台，CUDA4.1环境，型号为NVIDIAQuadroFX380LP、计算能力为1.2的GPU。为了评估基于GPU加速的CCCS剂量计算方法的性能，将其计算结果与CPU环境下的CCCS算法的计算结果进行比较，从计算时间和精度两个方面进行评价。实验结果表明：利用GPU对CCCS算法进行加速计算，可以显着缩短剂量的计算时间，并且随着计算规模的增大，加速比相应地增大，同时计算精度可得到保证。综上所述，利用GPU进行快速剂量计算是一种可靠、快速的新型计算方法，在保证计算精度的同时可以大大加快剂量计算速度，且占用空间小、花费较少，具有广阔的应用前景。
金朝阳[9]（2011）在《磁敏感加权成像技术研究》文中认为近年来研究表明,磁敏感加权成像（Susceptibility Weighted Imaging, SWI）对颅内静脉损伤和疾病的诊断具有非常重要的临床价值。SWI是一种三维、高分辨率、T2*加权的梯度回波成像方式。它利用静脉和组织之间磁敏感性差异引发的相对相位变化和幅值改变来增强小静脉的可见性。为了获得接近最优的静脉对比,SWI常选择较长的回波时间,因而数据采集时间较长。回波时间长时,会引起T2*衰减,导致图像的信噪比相对较低。由于梯度回波对磁场不均匀性比较敏感,因此在构建三维SWI相位模板时,某些局部磁场严重不均匀的区域会因为非共振效应而产生伪影。由于静脉负对比度,在三维SWI数据显示时常采用最小密度投影（Minimum-Intensity Projection, mIP）,在轴向投影中,由于大脑的自然形状,低密度的空气和骨组织体素会出现在脑外围区域的投影线中,导致mIP图像中脑外围区域的静脉和脑组织信号损失而产生伪影。低密度的空气和骨组织也使得常规全脑SWl数据的矢状面和冠状面投影难以进行。此外,小静脉的可见性与背景信号密切相关,抑制背景信号能增强小静脉的可见性。本文针对上述问题,对SWI快速数据采集和重建、伪影校正和静脉增强等问题做了较为系统和深入的研究,主要包括：（1）研究了部分k-空间数据采集和基于凸集投影的图像重建方法,能有效减少数据采集时间,并表明在部分k-空间中施加三维Fermi滤波器,可提高图像的信噪比和减小空间分辨率的角度相关性。（2）提出了双回波和多回波磁共振动静脉数据同时采集（Simultaneous Acqusition of Magnetic Resonance Angiography and Venography, MRAV）技术,在3T下采集MRA（Magnetic Resonance Angiography）数据的同时,无需增加额外的扫描时间,就可获得MRV （Magnetic Resonance Venography）数据。研究了空间分辨率对MRV图像静脉-背景对比度的影响。指出不同长度回波时间（Echo Time, TE）对MRV图像信噪比和非共振伪影的影响。表明通过拟合多个TE数据能更有效地映射R2*信号,进而量化脑区的铁离子沉积度。（3）研究了一种基于局部磁场梯度计算的非共振伪影校正方法,无需进行相位解卷绕,通过计算局部磁场梯度来估计局部磁场的不均匀程度,进而抑制相位模板中残留的背景信息。（4）研究了两类脑组织体分割方法：一种是基于局部相位和幅值统计属性构建多变量映射来提高空气和脑组织的分离度,从而更可靠地分割脑组织；另一种是基于改进的变分水平集算法,直接对幅值图像中的脑组织进行分割。这两种方法都能有效地抑制三维SWI数据越面显示时脑外围区域的信号损失和进行面内mIP。（5）研究了三种小静脉图像增强算法：构建了图像域的二阶相位差高通滤波器来增强小静脉的相移,并用Fermi滤波器抑制SWI的背景信号；研究了对幅值图像的k-空间数据进行高通滤波来抑制背景组织的方法,提高小静脉的可见度；提出了基于Hessian矩阵的三维多尺度静脉增强算法,通过研究Hessian矩阵的特征值对静脉的特异性表现,来抑制背景组织和噪声,增强小静脉的可见性。
吕新荣[10]（2009）在《基于CTA影像的血管可视化技术研究》文中研究表明心脑血管系统疾病已经成为当今世界上发病率、死亡率最高的疾病之一。计算机断层扫描与核磁共振成像等技术的出现使现代影像学检查技术成为血管疾病诊断的重要手段。在血管分析诊断系统中,血管的分割、提取与可视化技术发挥着极其重要的作用。目前的血管分割和提取算法因成像模式、应用领域以及其他一些因素的影响而各不相同,尚无任何一种通用的分割算法能够适用于所有的医学影像模式。在手术过程中,血管组织的可视化能够精确定位血管内部狭窄位置,为手术计划的定制提供依据。虽然经历了二十多年的发展,但是血管可视化技术远未成熟,在理论和实际应用中还有许多亟待解决的问题。本文在目前存在的血管提取与可视化技术的基础上,以计算机断层扫描血管造影体数据作为研究对象,分别利用图形学理论和图像处理技术构建更精确的可视化技术和中心路径提取算法,并将两者进行结合,以便提供更多的血管内外部信息,为血管疾病的诊断提供足够的依据。本文所取得的主要研究成果和创新点如下:（1）针对目前在曲面重建过程中采用多折线段模拟曲线带来的误差问题,根据任意设置的采样步长,采用B样条的方法将所有控制点拟合成曲线,实现了医学图像体数据的高精度曲面重建;并在此基础上引入一些曲面重建的辅助功能,如窗宽窗位调整、旋转曲面重建等,提升曲面重建的性能;（2）为了能够在血管中更精确地观察病变,提出一种基于Snake模型的血管中心路径提取方法。首先,由用户手动在某一层上确定一个血管目标区域,并用初始化轮廓方法确定一个目标轮廓作为Snake模型的初始轮廓,加快了Snake模型的收敛速度;其次,求得该层Snake模型收敛的最终轮廓的中心点作为该层血管的中心点,并将该层的最终轮廓作为下一层的手动轮廓,以此类推,逐层取得血管中心点并连成中心路径;（3）针对目前利用遍历方法提取血管速度较慢的缺点,引入八叉树分解方法以加速血管分割和血管边界距离场的计算,然后建立基于边界距离场的血管组织最大生成树,并对感兴趣的血管分支提取树的主干,即该分支的中心路径,最后用基于图形硬件处理器的三维纹理体绘制方法沿着中心路径实现血管虚拟内窥镜;（4）针对传统边界距离场的计算以分割后的二值体数据为目标而丧失了原有数据特征的缺点,提出一种改进的基于距离场的中心路径提取算法。该算法利用原血管造影体数据中血管体素的梯度值倒数和拉普拉斯变换值作为边界距离场计算的初始值,并用重心法修正基于距离场提取的中心路径。与传统基于边界距离场的提取算法相比,该方法提取的血管中心路径更接近于实际应用中人工提取的路径;（5）为了更准确的提取三维医学体数据中管状器官的中心路径,提出一种基于Hessian矩阵的中心路径提取算法。首先,计算输入的分割后二值数据中每个血管体素的Hessian矩阵;其次,利用每个血管体素Hessian矩阵的特征值和特征向量提取一条粗糙的中心路径;最后,对该中心路径上的每一点,利用尺度空间分析法在其所在的管腔横截面内进行修正,最终得到一条精确的中心路径。上述研究成果分别从血管的可视化与血管的中心路径提取等方面给出了具体的研究方案和实验结果,为血管疾病的诊断提供了更为先进的辅助手段。此外,文中提出的曲面重建方法和不同的中心路径提取算法具有一定的通用性,为管腔可视化技术的理论研究与应用推广提供了新的思路。
二、基于模拟退火算法重建解剖结构的截面（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于模拟退火算法重建解剖结构的截面（论文提纲范文）
（2）冠脉血流储备分数的血流动力学几何多尺度计算方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 简称缩略表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 冠状动脉循环与冠心病 |
| 1.1.2 研究的理论意义 |
| 1.2 冠状动脉狭窄的诊断方法 |
| 1.2.1 冠状动脉狭窄的传统诊断方法 |
| 1.2.2 冠状动脉狭窄的功能性诊断方法 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 血流储备分数FFR的临床研究 |
| 1.3.2 瞬时无波幅比IFR的临床研究 |
| 1.3.3 几何多尺度模型FFRct的研究 |
| 1.4 本文的主要研究工作 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.5 解决的关键问题 |
| 1.6 论文结构 |
| 第2章 冠状动脉的血流动力学几何多尺度计算方法 |
| 2.1 血流动力学模型 |
| 2.1.1 血流动力学的数学模型 |
| 2.1.2 瞬态与稳态流动的数值模拟 |
| 2.2 冠状动脉的三维模型 |
| 2.2.1 三维模型的构建 |
| 2.2.2 三维模型的数值模拟求解 |
| 2.3 冠状动脉的集中参数模型 |
| 2.3.1 集中参数模型的基本原理 |
| 2.3.2 冠状动脉集中参数模型的构建 |
| 2.3.3 集中参数模型的阻力边界条件 |
| 2.3.4 集中参数模型的参数优化 |
| 2.4 冠状动脉的耦合几何多尺度模型 |
| 2.4.1 几何多尺度模型的耦合方法 |
| 2.4.2 几何多尺度模型的求解 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 FFRct的开环式几何多尺度模型的数值计算方法 |
| 3.1 开环式几何多尺度模型的构建 |
| 3.2 FFRct的研究结果 |
| 3.3 IFRct的研究结果 |
| 3.4 讨论和结论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 FFRct的闭环式几何多尺度模型的数值计算方法 |
| 4.1 闭环式几何多尺度模型的构建 |
| 4.2 FFRct的研究结果 |
| 4.3 IFRct的计算结果 |
| 4.4 讨论与结论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 FFRss的快速几何多尺度模型的数值计算方法 |
| 5.1 快速计算FFRss的模型构建 |
| 5.2 快速FFRss的计算结果 |
| 5.3 边界条件对FFRss的敏感度分析 |
| 5.3.1 入口压力对FFRss值的影响 |
| 5.3.2 心肌质量对FFRss值的影响 |
| 5.4 边界条件对冠脉血流储备CFRss的敏感度分析 |
| 5.4.1 入口压力对冠脉血流储备CFRss的影响 |
| 5.4.2 心肌质量对冠脉血流储备CFRss的影响 |
| 5.5 讨论与结论 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）面向小动物FMT成像的光学结构建模及先进图像重建方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 近红外光学分子层析成像 |
| 1.2.1 扩散光学层析成像 |
| 1.2.2 荧光分子层析成像 |
| 1.3 荧光分子层析成像技术存在的问题 |
| 1.3.1 精确的组织光学结构的缺失 |
| 1.3.2 解剖结构先验信息的缺失 |
| 1.3.3 精准光子输运模型的缺乏 |
| 1.3.4 反演过程存在的不适定性 |
| 1.4 论文的主要研究内容及结构安排 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 论文结构安排 |
| 第2章 生物组织中的光子输运理论 |
| 2.1 光与组织体的相互作用 |
| 2.1.1 吸收效应 |
| 2.1.2 散射效应 |
| 2.1.3 荧光效应 |
| 2.2 生物组织中的光子输运理论 |
| 2.2.1 辐射传输方程 |
| 2.2.2 扩散近似 |
| 2.2.3 蒙特卡洛模拟 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 基于非刚体图像配准的目标鼠解剖结构获取技术 |
| 3.1 图像配准基础理论 |
| 3.1.1 特征空间 |
| 3.1.2 相似性测度 |
| 3.1.3 空间变换类型 |
| 3.1.4 灰度插值 |
| 3.2 基于非刚体图像配准的目标数字鼠技术 |
| 3.2.1 基于特征点匹配的初配准过程 |
| 3.2.2 基于特征块匹配的后配准过程 |
| 3.3 数值模拟验证 |
| 3.3.1 模拟设置 |
| 3.3.2 结果分析 |
| 3.4 小鼠实验 |
| 3.4.1 实验设置 |
| 3.4.2 实验结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 配准解剖结构图谱导引的目标鼠光学结构在体获取技术 |
| 4.1 理论与方法 |
| 4.1.1 基于GPST的特征数据类型 |
| 4.1.2 硬先验正则化逆向求解 |
| 4.2 数值模拟验证 |
| 4.2.1 模型构建与XCT/DOT联合成像数据模拟 |
| 4.2.2 结果与分析 |
| 4.3 XCT/DOT双模态小鼠在体实验验证 |
| 4.3.1 XCT/DOT联合成像系统 |
| 4.3.2 DOT/XCT双模态联合成像过程 |
| 4.3.3 小鼠在体实验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于微扰MC建模的时间分辨早期到达光FMT成像方法 |
| 5.1 理论与方法 |
| 5.1.1 微扰Monte Carlo模拟正向模型 |
| 5.1.2 IRF校正的时间分辨FMT重建算法 |
| 5.1.3 重叠时间门技术 |
| 5.2 仿体实验验证 |
| 5.2.1 仿体实验设置 |
| 5.2.2 空间分辨率分析 |
| 5.2.3 灰度分辨率分析 |
| 5.2.4 重叠时间门技术中相关参数的讨论 |
| 5.2.5 荧光目标体尺寸及中心间距对重建结果的影响 |
| 5.3 小鼠在体实验初步验证 |
| 5.3.1 实验设置 |
| 5.3.2 小鼠在体实验结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作的总结 |
| 6.2 论文的主要创新 |
| 6.3 后续工作的展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（4）近距离粒子植入治疗计划系统剂量规划技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 剂量规划系统研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 基于非共面针的三维剂量规划系统概述 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 系统框架介绍 |
| 2.2.1 TPS引导下的手术流程 |
| 2.2.2 系统功能概述 |
| 2.3 剂量规划系统的关键技术 |
| 2.3.1 医学影像技术 |
| 2.3.2 可视化技术 |
| 2.3.3 放射剂量理论 |
| 2.3.4 非共面针技术 |
| 2.3.5 3D模板生成技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于CT图像的粒子植入治疗的术中优化方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 术中优化模块设计 |
| 3.3 基于MaxEnt全阈值图像分割处理 |
| 3.3.1 MaxEnt阈值确定 |
| 3.3.2 医学影像二值化 |
| 3.4 穿刺针特征分析与提取 |
| 3.4.1 基于Canny的边缘检测 |
| 3.4.2 基于Hough变换的直线提取 |
| 3.4.3 基于Harris角点检测的针尖提取 |
| 3.4.4 基于区域标记的特征提取 |
| 3.5 穿刺针的提取算法实验 |
| 3.5.1 实验材料 |
| 3.5.2 实验过程与结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 混合模拟退火和DVH评估的逆向布源算法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于非共面针逆向布源的剂量规划流程 |
| 4.3 模拟退火模型 |
| 4.3.1 概述 |
| 4.3.2 模拟退火模型 |
| 4.3.3 目标函数 |
| 4.3.4 起始温度和终止温度 |
| 4.3.5 退火策略 |
| 4.4 放射剂量评估方法 |
| 4.4.1 DVH评估模型 |
| 4.5 逆向剂量规划的主要步骤 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于非共面针的TPS平台验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验环境 |
| 5.3 TPS系统剂量验证 |
| 5.3.1 单粒子剂量测试方法 |
| 5.3.2 剂量测试结果与分析 |
| 5.4 本文规划方法与传统方法对比实验 |
| 5.4.1 基于非共面针的逆向剂量规划实验过程与结果 |
| 5.4.2 基于共面针的剂量规划结果 |
| 5.4.3 实验结果讨论 |
| 5.5 基于非共面针的TPS系统在骶骨肿瘤治疗中的应用 |
| 5.5.1 实验内容及结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（5）冠状动脉应用解剖与三维重建（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 引言 |
| 第一部分 动物实验：兔正常心脏动脉血管网三维化模型的构建 |
| 研究背景 |
| 1、一般资料与方法 |
| 1.1 标本 |
| 1.2 器械、药物及试剂 |
| 1.3 方法 |
| 1.4 分析方法 |
| 2、研究结果 |
| 3、讨论 |
| 3.1 家兔冠状动脉解剖及铸型的意义 |
| 3.2 三维重建在家兔血管铸型的意义 |
| 3.3 结论 |
| 第二部分 尸体实验：人正常心脏动脉血管网模型三维化模型的构建 |
| 研究背景 |
| 1、一般资料与方法 |
| 1.1 标本 |
| 1.2 器械、药物及试剂 |
| 1.3 方法 |
| 2、研究结果 |
| 2.1 三维重建数据 |
| 2.2 自模拟退火算法 |
| 3、讨论 |
| 3.1 利用血管铸型技术、Mimics软件构建出人正常心脏冠状动脉血管网意义 |
| 3.2 国内外关于三维重建的研究现状 |
| 3.3 三维重建的意义 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 文献综述 冠状动脉解剖与三维重建意义 |
| 1、冠状动脉的解剖 |
| 1.1 左冠状动脉及其分支 |
| 1.2 右冠状动脉及其分支 |
| 1.3 左、右冠状动脉之间的吻合 |
| 1.4 冠状动脉分布类型 |
| 2、冠状动脉异常解剖 |
| 2.1 数目异常 |
| 2.2 起源异常 |
| 2.3 冠状动脉走行异常 |
| 2.4 冠状动脉终止异常 |
| 2.5 结构异常 |
| 2.6 冠状动脉发育异常 |
| 3、冠状动脉三维重建的意义 |
| 4、小结 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的主要学术论文 |
| 感谢词 |
（6）基于DR图像的股骨个体化姿态估计关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 股骨结构及骨折疗法 |
| 1.2.1 股骨解剖结构特点 |
| 1.2.2 股骨干骨折分类 |
| 1.2.3 骨折治疗方法 |
| 1.3 图像引导手术（IGS）应用研究现状 |
| 1.3.1 脑神经外科手术 |
| 1.3.2 脊柱外科手术 |
| 1.3.3 骨科手术 |
| 1.4 基于X线图像的骨骼三维可视化方法国内外发展历程 |
| 1.4.1 国外发展历程 |
| 1.4.2 国内发展历程 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 图像数据预处理与成像系统标定 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 图像数据获取与预处理 |
| 2.2.1 实验用股骨标本 |
| 2.2.2 DR数据获取 |
| 2.2.3 CT数据获取与预处理 |
| 2.3 成像系统标定及DRR生成 |
| 2.3.1 DR成像模型与系统标定 |
| 2.3.2 股骨通用模型三维重建及DRR图像生成 |
| 2.4 实验结果与分析 |
| 2.4.1 二维图像预处理实验 |
| 2.4.2 DR成像系统标定实验 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于灰度波动变换的股骨DR图像分割方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 曲线演化和水平集方法 |
| 3.2.1 曲线演化理论 |
| 3.2.2 变分水平集方法基本原理 |
| 3.3 几种基于区域的变分水平集模型 |
| 3.3.1 Mumford-Shah模型 |
| 3.3.2 Chan-Vese模型 |
| 3.3.3 Region-Scalable Fitting模型 |
| 3.4 灰度波动变换原理 |
| 3.4.1 图像的灰度不均匀性 |
| 3.4.2 灰度波动概念 |
| 3.4.3 灰度波动曲线单调区间判断 |
| 3.4.4 灰度波动变换 |
| 3.4.5 阈值取值规则 |
| 3.5 基于灰度波动变换的活动轮廓模型 |
| 3.5.1 新模型提出 |
| 3.5.2 新模型的数值解 |
| 3.6 医学图像分割结果评价 |
| 3.6.1 主观评价 |
| 3.6.2 客观评价 |
| 3.7 实验结果与分析 |
| 3.7.1 医学图像分割实验 |
| 3.7.2 骨折股骨DR图像特征轮廓提取实验 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 基于GMM特征统计优化的点集配准算法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 特征统计算法原理 |
| 4.2.1 优化算法的基本思想 |
| 4.2.2 特征统计算法结构 |
| 4.2.3 相比其他优化算法优势 |
| 4.3 基于CSA优化的点集配准算法 |
| 4.3.1 目标函数及参数确定 |
| 4.3.2 特征统计项目确定 |
| 4.3.3 概率密度分布计算 |
| 4.3.4 构造新解 |
| 4.3.5 外点剔除机制 |
| 4.4 实验结果与分析 |
| 4.4.1 定性分析 |
| 4.4.2 定量分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于2D-3D配准的股骨三维姿态估计方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 医学图像配准原理 |
| 5.2.1 医学图像配准框架 |
| 5.2.2 医学图像配准方法分类 |
| 5.2.3 配准结果评价方法 |
| 5.3 基于仿射变换的股骨图像2D-3D配准方法 |
| 5.3.1 基于仿射ICP的二维图像配准 |
| 5.3.2 基于CPD的二维图像配准 |
| 5.3.3 股骨图像的2D-3D配准 |
| 5.4 实验方法与结果 |
| 5.4.1 完整股骨实验 |
| 5.4.2 骨折股骨实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）三维放射治疗计划系统仿真建模研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与现状 |
| 1.2 放射治疗概述 |
| 1.2.1 放射治疗的生物物理基础 |
| 1.2.2 放射治疗种类与治疗方式 |
| 1.2.3 放射治疗解决方案 |
| 1.2.4 三维放射治疗计划系统 |
| 1.3 本文研究的主要内容及意义 |
| 第2章 医学三维可视化仿真建模研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 体绘制的基本流程 |
| 2.2.1 重采样 |
| 2.2.2 体绘制中的分类与可视化映射 |
| 2.2.3 体绘制的图像合成 |
| 2.3 典型的体绘制方法原理 |
| 2.3.1 光线投射 |
| 2.3.2 足迹表 |
| 2.3.3 错切-变形 |
| 2.3.4 纹理映射 |
| 2.4 体绘制建模技术研究 |
| 2.4.1 图像合成公式的改进 |
| 2.4.2 体显示加速算法研究 |
| 2.5 体显示仿真技术应用研究 |
| 2.5.1 患者感兴趣区体绘制 |
| 2.5.2 患者与设备空间关系体绘制 |
| 2.5.3 剂量分布体绘制研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 组织自动分割研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 医学图像组织分割的一般方法 |
| 3.2.1 阈值分割方法 |
| 3.2.2 区域增长方法 |
| 3.2.3 其它分割方法 |
| 3.3 基于知识的组织自动分割研究 |
| 3.3.1 基于知识的分割方法概述 |
| 3.3.2 基于知识的脊髓自动提取研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 三维放射治疗计划系统剂量计算仿真建模研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光子束能量沉积的理论基础 |
| 4.2.1 物理过程 |
| 4.2.2 Fano和O'Connor理论 |
| 4.2.3 交互理论 |
| 4.2.4 卷积/叠加原理 |
| 4.3 光子束外照射剂量计算建模 |
| 4.3.1 射束相空间建模 |
| 4.3.2 能量沉积核 |
| 4.3.3 点核卷积/迭加模型 |
| 4.3.4 光子束外照射剂量计算建模验证 |
| 4.4 剂量计算模型参数自动匹配研究 |
| 4.4.1 模拟退火优化算法 |
| 4.4.2 目标函数与约束 |
| 4.4.3 试验结果与数据 |
| 4.5 剂量计算精度偏差消除方法研究 |
| 4.5.1 治疗床产生的剂量偏差 |
| 4.5.2 治疗床剂量偏差消除方法 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 逆向调强放射治疗仿真建模研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 直接孔径优化研究 |
| 5.2.1 模拟退火优化方法 |
| 5.2.2 IMRT剂量计算建模技术的改进 |
| 5.2.3 目标函数与约束 |
| 5.3 试验数据与结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 GPU加速技术研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 GPU加速程序设计 |
| 6.2.1 架构设计 |
| 6.2.2 数据交换 |
| 6.3 GPU加速用于剂量计算研究 |
| 6.3.1 算法改进 |
| 6.3.2 线程优化分析 |
| 6.3.3 试验结果数据 |
| 6.4 GPU加速用于三维可视化研究 |
| 6.4.1 线程优化分析 |
| 6.4.2 试验结果数据 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 三维放射治疗计划系统软件开发实现与临床验证 |
| 7.1 三维放射治疗系统软件开发实现 |
| 7.1.1 软件主要功能模块 |
| 7.1.2 系统工作流程 |
| 7.1.3 本文研究工作在软件系统中的应用 |
| 7.2 临床验证 |
| 7.2.1 临床试验方案 |
| 7.2.2 临床有效性评价标准 |
| 7.2.3 临床试验结果 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 总结和展望 |
| 8.1 全文工作总结 |
| 8.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间发表的学术论文及完成的科研工作 |
| 作者简介 |
（8）基于GPU的快速剂量计算方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 肿瘤放射治疗 |
| 1.1.1 放射治疗的产生和发展 |
| 1.1.2 放射治疗计划系统 |
| 1.2 剂量计算的意义及算法简介 |
| 1.3 GPU 通用计算的发展与 CUDA |
| 1.4 利用 GPU 进行剂量计算的国内外研究现状 |
| 1.5 本文研究内容及章节安排 |
| 第二章 CUDA 编程模型与平台搭建 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 CUDA 编程模型 |
| 2.3 CUDA 存储器模型 |
| 2.4 CUDA 平台搭建 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 医用直线加速器光子束能谱的重建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 利用模拟退火法重建光子能谱 |
| 3.2.1 目标函数 |
| 3.2.2 初始化 |
| 3.2.3 新解的产生 |
| 3.2.4 模拟退火参数 |
| 3.2.5 光子束中轴 PDD 数据的测量 |
| 3.2.6 基于 MC 软件的单能光子 PDD 的模拟 |
| 3.3 MC 法重建光子能谱 |
| 3.3.1 BEAMnrc 子程序 |
| 3.3.2 BEAMDP 子程序 |
| 3.3.3 DOSXYZnrc 子程序 |
| 3.3.4 西门子直线加速器治疗头的 MC 模拟 |
| 3.4 结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 利用 GPU 对 CCCS 剂量计算进行加速优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 CCCS 算法原理 |
| 4.3 DICOM 标准与坐标系的转换关系 |
| 4.4 CCCS 算法流程 |
| 4.5 优化内容 |
| 4.6 优化策略 |
| 4.6.1 grid 和 block 的维度设计 |
| 4.6.2 存储器优化 |
| 4.6.3 指令优化 |
| 4.6.4 异步并行执行 |
| 4.7 测试方法 |
| 4.8 优化过程 |
| 4.8.1 CT 插值过程 |
| 4.8.2 TERMA 计算 |
| 4.8.3 剂量叠加 |
| 4.8.4 剂量插值 |
| 4.9 结果分析 |
| 4.9.1 CUDA 环境的启动 |
| 4.9.2 CT 数据插值 |
| 4.9.3 TERMA 的计算 |
| 4.9.4 剂量插值 |
| 4.9.5 剂量计算结果分析 |
| 4.10 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（9）磁敏感加权成像技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目次 |
| 插图清单 |
| 附表清单 |
| 缩写清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 磁敏感加权成像技术研究背景及意义 |
| 1.2 研究历史 |
| 1.3 存在和需解决的问题 |
| 1.4 相关问题研究进展 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 1.6 创新点 |
| 1.7 论文章节安排 |
| 2 磁敏感加权成像基本原理 |
| 2.1 磁共振物理 |
| 2.1.1 进动 |
| 2.1.2 磁共振现象 |
| 2.1.3 核磁弛豫 |
| 2.2 磁共振信号的产生 |
| 2.2.1 自由感应衰减信号 |
| 2.2.2 自旋回波 |
| 2.2.3 梯度回波 |
| 2.3 TR、TE和磁共振加权成像 |
| 2.3.1 质子密度加权成像 |
| 2.3.2 T1加权成像 |
| 2.3.3 T2加权成像和T2~*加权成像 |
| 2.4 磁共振成像的三维空间编码 |
| 2.4.1 层面与层厚的选择 |
| 2.4.2 频率编码 |
| 2.4.3 相位编码 |
| 2.5 磁共振成像硬件系统 |
| 2.6 磁敏感加权成像原理 |
| 2.6.1 梯度回波成像 |
| 2.6.2 磁敏感性 |
| 2.6.3 几何效应 |
| 2.6.4 相位滤波图像的创建 |
| 2.6.5 磁敏感加权成像图像重建 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 三维部分k-空间SWI数据的凸集投影重建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 部分k-空间数据采集原理 |
| 3.3 三维Fermi滤波器设计 |
| 3.4 基于相位约束的凸集投影重建算法 |
| 3.5 数据采集和仿真实验 |
| 3.6 实验结果 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 MRAV动静脉数据同时采集技术 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 双回波MRAV数据采集与图像重建 |
| 4.2.1 序列设计 |
| 4.2.2 数据采集 |
| 4.2.3 图像重建和数据分析 |
| 4.2.4 重建结果 |
| 4.3 多回波MRAV数据采集与图像重建 |
| 4.3.1 序列设计 |
| 4.3.2 重建结果 |
| 4.3.3 R2~*映射 |
| 4.4 讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 脑部磁敏感加权成像的伪影校正 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料与方法 |
| 5.2.1 数据采集 |
| 5.2.2 低通滤波和相位模板构建 |
| 5.2.3 三维LFG映射 |
| 5.2.4 基于LFG-抑制的相位模板 |
| 5.2.5 回顾性线性匀场 |
| 5.2.6 基于VS-mIP的SWI显示 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.4 讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 基于幅值和相位统计模型的脑组织分割 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 材料与方法 |
| 6.2.1 组织和空气中的幅值统计属性 |
| 6.2.2 组织和空气中的相位统计属性 |
| 6.2.3 FPD相位统计工具 |
| 6.2.4 用FPD校正相位混叠及局部磁场梯度 |
| 6.2.5 组织-空气分割 |
| 6.2.6 合成SWI模型 |
| 6.2.7 数据采集 |
| 6.3 实验结果 |
| 6.4 讨论 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 基于水平集的SWI图像脑组织分割 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 材料与方法 |
| 7.2.1 无需重新初始化水平集算法 |
| 7.2.2 基于变分水平集的脑部组织-空气分割 |
| 7.2.3 基于模拟退火算法的参数优化 |
| 7.2.4 数据采集 |
| 7.2.5 图像重建 |
| 7.3 实验结果 |
| 7.4 讨论 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 基于图像域相位高通滤波器的脑部静脉血管对比度增强 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 材料与方法 |
| 8.2.1 二阶相差SPD运算 |
| 8.2.2 小静脉的Rod模型 |
| 8.2.3 旋转Rod模型和CS SPD滤波器 |
| 8.2.4 LR-CS SPD滤波器 |
| 8.2.5 抑制空气中的噪声 |
| 8.2.6 扩展至多线圈采集的数据 |
| 8.2.7 数据采集 |
| 8.3 实验结果 |
| 8.4 讨论 |
| 8.5 本章小结 |
| 9 基于背景抑制的脑部MR静脉成像 |
| 9.1 引言 |
| 9.2 材料与方法 |
| 9.2.1 基于高通滤波器的背景抑制 |
| 9.2.2 比例缩放和BS-MRV数据显示 |
| 9.2.3 数据采集 |
| 9.3 实验结果 |
| 9.4 讨论 |
| 9.5 本章小结 |
| 10 基于MSVE滤波的脑部SWI图像静脉增强 |
| 10.1 引言 |
| 10.2 数据采集 |
| 10.3 三维多尺度静脉造影增强滤波 |
| 10.4 实验结果 |
| 10.5 讨论 |
| 10.6 本章小结 |
| 11 总结及展望 |
| 11.1 论文总结 |
| 11.2 工作展望 |
| 附录:作者简历及其在学期间所取得的科研成果 |
| 附录:作者攻读博士学位期间完成的有关论文 |
| 参考文献 |
（10）基于CTA影像的血管可视化技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 血管可视化技术的研究进展及现状 |
| 1.2.1 血管提取技术 |
| 1.2.2 血管可视化技术 |
| 1.3 本文的主要研究成果及内容安排 |
| 本章参考文献 |
| 第二章 管腔数据场的可视化方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 管腔数据场的剖面显示 |
| 2.2.1 平面重建原理及实现方法 |
| 2.2.2 曲面重建原理及实现方法 |
| 2.2.3 B 样条曲线及其数学模型 |
| 2.2.4 多平面重建实验结果 |
| 2.2.5 曲面重建增强技术 |
| 2.3 管腔数据场的表面及容积重建 |
| 2.3.1 无模型的管腔数据场表面重建 |
| 2.3.2 基于模型的管腔数据场表面重建 |
| 2.3.3 管腔数据场的容积重建 |
| 2.4 管腔数据场的虚拟内窥镜 |
| 2.5 小结 |
| 本章参考文献 |
| 第三章 基于主动轮廓模型的血管中心路径提取算法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 主动轮廓模型 |
| 3.2.1 传统主动轮廓模型 |
| 3.2.2 GVF 主动轮廓模型 |
| 3.3 初始化轮廓方法 |
| 3.4 实验结果与分析 |
| 3.5 小结 |
| 本章参考文献 |
| 第四章 基于八叉树的血管及中心路径快速提取方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 血管提取 |
| 4.2.1 八叉树 |
| 4.2.2 血管分割 |
| 4.2.3 边界距离场 |
| 4.2.4 最大生成树 |
| 4.2.5 路径提取 |
| 4.3 实验结果与分析 |
| 4.4 小结 |
| 本章参考文献 |
| 第五章 基于改进距离场的血管中心路径提取算法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 改进的边界距离场 |
| 5.3 路径提取及路径修正 |
| 5.4 实验结果与分析 |
| 5.5 小结 |
| 本章参考文献 |
| 第六章 基于Hessian 矩阵的血管中心路径提取算法 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 算法实现流程 |
| 6.2.1 三维欧氏距离变换 |
| 6.2.2 确定初始中心路径 |
| 6.2.3 尺度空间分析法 |
| 6.3 实验结果与分析 |
| 6.4 小结 |
| 本章参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间获得的科研成果及参加的科研项目 |
四、基于模拟退火算法重建解剖结构的截面（论文参考文献）
- [1]基于代价地图的活检路径规划研究[J]. 杨志永,房培娜,刘琬钰,姜杉. 天津大学学报(自然科学与工程技术版), 2022(02)
- [2]冠脉血流储备分数的血流动力学几何多尺度计算方法[D]. 王文馨. 北京工业大学, 2019
- [3]面向小动物FMT成像的光学结构建模及先进图像重建方法[D]. 万文博. 天津大学, 2019(06)
- [4]近距离粒子植入治疗计划系统剂量规划技术研究[D]. 姜海松. 天津大学, 2018(04)
- [5]冠状动脉应用解剖与三维重建[D]. 江汉臣. 湖南师范大学, 2016(02)
- [6]基于DR图像的股骨个体化姿态估计关键技术研究[D]. 张斌. 哈尔滨工业大学, 2013(12)
- [7]三维放射治疗计划系统仿真建模研究[D]. 王玉. 东北大学, 2013(03)
- [8]基于GPU的快速剂量计算方法[D]. 刘娟. 南京航空航天大学, 2013(02)
- [9]磁敏感加权成像技术研究[D]. 金朝阳. 浙江大学, 2011(07)
- [10]基于CTA影像的血管可视化技术研究[D]. 吕新荣. 西安电子科技大学, 2009(01)