ISSN 1004-4140
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2022年  第31卷  第3期

理论与方法
频率-空间域CPML和特征分析法组合边界研究
李桂花, 王树林, 张文波, 徐子煜
2022, 31(3): 269-279. doi: 10.15953/j.ctta.2021.075
摘要(184) HTML (82) PDF(45)
摘要:
在地震波场数值模拟过程中,边界反射是影响其模拟结果的一个重要因素。实际地下介质具有各向异性特征,传统的完全匹配层边界(PML)对于小入射角地震波具有良好效果,但该方法并不能有效地吸收低频波和大角度入射波。针对VTI介质边界反射的问题,本文提出在频率-空间域有限差分法数值模拟中采用卷积完全匹配层(CPML)和特征分析法的组合边界条件,并对该组合边界条件进行数值模拟实验和边界反射吸收效果分析,验证所提方法是一种可靠的人工吸收边界条件,能够有效地压制波场模拟过程中产生的边界反射。
地球物理CT
不同电极阵列联合反演在古墓探测中的应用
魏雨浓, 石战结, 余天祥
2022, 31(3): 280-292. doi: 10.15953/j.ctta.2022.008
摘要(158) HTML (65) PDF(31)
摘要:
电阻率层析成像是一种广泛应用在水文、考古和地质等浅地表勘探领域的地球物理方法。为了增强电阻率层析成像的分辨率、应对复杂的地质问题,本文提出基于雅可比矩阵的不同电极阵列直流电阻率数据的加权联合反演算法,并以温纳和偶极-偶极电极阵列数据为例,在理论模型和古墓探测的野外实例中测试该算法的有效性。结果表明,加权联合反演结果的横向和纵向分辨率都优于单一电极阵列的反演结果,并在实例中缓解“U形”电极阵列的固有缺陷、减少反演模糊性、更好地约束墓室宽度的反演结果。
双宽地震资料在东海X气田河道砂体预测中的应用
胡伟, 秦德文, 李琴, 俞伟哲, 黄鋆
2022, 31(3): 293-304. doi: 10.15953/j.ctta.2021.017
摘要(196) HTML (137) PDF(45)
摘要:
东海X气田主力储层埋藏深、横向变化大,常规地震资料品质较差、分辨率低,满足不了勘探开发中日益精细的地质需求。采用三船四源斜缆的采集方式获得宽频宽方位的地震资料,其具有高分辨率、高信噪比、高保真度的特征。应用宽频宽方位地震资料高分辨率、各向异性的优势信息,结合叠前同时反演,求取分方位的河道砂体敏感弹性参数反演体,并且把垂直于河道走向的多个方位反演体进行叠加,从而进行河道砂体的精细预测。相比于常规地震资料,基于宽频宽方位地震资料的储层反演提高了河道砂体的预测精度,为东海X气田的滚动勘探与开发开采奠定了基础。
拉梅参数直接反演方法在东海N构造致密储层烃类检测中的应用
张岩, 秦德文, 黄鋆
2022, 31(3): 305-316. doi: 10.15953/j.ctta.2021.088
摘要(670) HTML (293) PDF(67)
摘要:
东海N构造主要目的层为强水动力环境下发育的三角洲平原分流河道砂体。平面砂层分布不连续,横向非均质性强。受埋深压实和成岩作用等影响,储层呈低孔渗特征,岩石物理规律叠置严重。此外,深部地震数据存在缺乏大角度入射信息等问题,落实研究区致密储层流体分布范围对于勘探开发设计部署具有重要意义。本文引入一种基于拉梅参数直接反演的地震流体描述方法,通过实测井数据的岩石物理定性和定量判析,优选流体敏感参数,进而结合拉梅参数的两项AVO模型参数化方程,从叠前道集中分别提取拉梅参数的AVO属性体。然后利用有色反演技术直接提取流体敏感弹性信息,以指导地震流体描述。实例应用表明,该方法的烃检结果与测井解释成果匹配度高,能够有效刻画研究区致密储层流体展布规律,可为新领域油气资源发现提供重要技术支撑。
工业CT
基于U型生成对抗网络的编码孔径CT成像方法
王志腾, 冒添逸, 张昕, 朱书进, 朱建建, 戴修斌
2022, 31(3): 317-327. doi: 10.15953/j.ctta.2021.070
摘要(297) HTML (53) PDF(55)
摘要:
针对编码孔径CT成像非连续稀疏采样只能通过代数类迭代重建算法的缺点,本文提出一种基于U型生成对抗网络的编码孔径CT成像方法。通过构建基于U型生成对抗网络的非连续稀疏投影的动态博弈模型,结合联合损失函数,预测正弦图的结构性缺失,实现编码孔径CT成像分析类(非迭代)快速重建。实验结果表明,在辐射剂量降低95% 的条件下,基于U型生成对抗网络的编码孔径CT成像方法实现了峰值信噪比大于30 dB @ 256×256的高质量重建。相比于目前最先进的编码孔径CT成像方法,其重建时间降低了约两个数量级。
医学成像与图像分析
深度学习重建算法在上腹部CT成像中的应用
温德英, 杨杰尹, 汪琴, 李臻, 王寒箫, 汪艾杰, 邓巧, 唐露, 伍希, 姚晋, 卢春燕, 孙家瑜
2022, 31(3): 329-336. doi: 10.15953/j.ctta.2021.005
摘要(187) HTML (180) PDF(42)
摘要:
目的:通过分析比较自适应统计迭代重建(ASIR)算法和深度学习重建(DLIR)算法在上腹部CT成像中的图像质量,探讨DLIR算法在上腹部CT成像中的应用价值。方法:回顾性纳入75例患者上腹部CT平扫图像,利用自适应统计迭代重建算法ASIR(30%、50%、70%、90%)和深度学习重建算法(DL-L、DL-M、DL-H)重建图像,共7组。测量每组图像肝脏、胰腺、竖脊肌的CT值和SD值,并计算信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR),采用单因素方差分析对各指标进行客观评价;同时由两位放射医师对图像质量和噪声评分,采用Friedman M检验进行比较。结果:①七组重建图像的SD值、SNR、肝脏CNR差异有统计学意义。②DL-L与ASIR 50%、DL-M与ASIR 70%、DL-H与ASIR 90% 间各ROI处CT值、SD值、SNR值、CNR值无差异。③三种深度学习重建算法间随等级升高,SNR值升高,差异有统计学意义;且DL-H 算法的SNR值高于ASIR 30%、ASIR 50%,SD值低于除ASIR 90% 外的其余5组重建算法。④七组图像主观评分差异有统计学意义,算法DL-H具有最佳的图像质量和最低的噪声,DL-M、ASIR 90%、DL-L、ASIR 70%、ASIR 50%、ASIR 30% 图像噪声依次增加。结论:深度学习重建算法能够降低上腹部图像噪声,提高图像质量,且随等级升高,图像噪声降低、质量提高、信噪比升高。
双侧小脑后下动脉供血区急性脑梗死影像特征及病因探讨
孙如镜, 张诗雨, 程旭, 乔鹏岗
2022, 31(3): 337-344. doi: 10.15953/j.ctta.2022.060
摘要(84) HTML (30) PDF(9)
摘要:
目的:探寻双侧小脑后下动脉(PICA)供血区急性梗死的MRI特征及病因。方法:回顾性分析首都医科大学附属北京友谊医院2019年1月至2022年1月间经临床与影像学确诊的双侧PICA供血区急性梗死患者38例及双侧小脑上动脉(SCA)供血区急性梗死患者40例,按梗死大小、有无其他后循环供血区病灶、有无前循环供血区病灶,比较两组患者MRI特征差异,分析双侧PICA供血区急性梗死累及范围及椎-基底动脉改变。结果:双侧PICA供血区急性梗死表现为一侧区域梗死伴对侧小梗死的比例明显高于双侧SCA供血区梗死(39.5% vs. 15%),而发生双侧小梗死的比例低于双侧SCA供血区梗死(44.7% vs. 72.5%),合并后循环其他供血区梗死发生率明显低于双侧SCA供血区(21% vs. 80%);双侧PICA供血区急性梗死常表现为一侧全供血区受累伴对侧PICA内侧支(mPICA)供血区受累(44.7%)或双侧mPICA供血区受累(39.5%);双侧PICA供血区急性梗死更常检出单侧椎动脉V4段或PICA局限性重度狭窄/闭塞(54.2%)。结论:双侧PICA供血区梗死主要表现为一侧全供血区受累伴对侧PICA供血区受累或双侧mPICA供血区受累,且区域性梗死常见,与解剖变异密切相关。
CT机型与管电压对图像质量影响的体模研究
方姝, 陈琳钰, 陈勇, 董海鹏, 王兰, 闵佶华
2022, 31(3): 345-350. doi: 10.15953/j.ctta.2021.042
摘要(178) HTML (33) PDF(16)
摘要:
目的:使用体模评价两种CT机型两组管电压下的图像质量。方法:采用西门子SOMATOM Force CT和飞利浦IQon Spectral CT分别扫描Catphan500图像质量控制体模的CTP 528和CTP 515组件。对比研究两台机器4组图像,分别为Force120kVp,Force140kVp,IQon120kvp以及IQon140kvp图像;4组图像均为20 mGy剂量。评价指标包括高对比度分辨率[CTP 528最佳线对(1~2 lp/cm)]、低对比度分辨率[CTP 515 1% 浓度下最小孔径(直径2~15 mm)]、图像噪声、对比噪声比(CNR)和信噪比(SNR)。结果:Force120kVp和IQon120kvp两组图像的高对比度分辨率最高(均为6 lp/cm)。4组图像低对比度分辨率相同(最小孔径均为5 mm)。Force120kVp图像噪声最小(2.500±0.000),且SNR最高(30.806±1.398);噪声和SNR在4组图像间差异具有统计学意义。IQon140kvp图像的CNR最高(3.325±0.300),各组图像间差异无统计学意义。结论:不同机型不同管电压下的图像质量存在差异;两台机器120 kVp图像的对比度分辨率略好于140 kVp图像;Force CT的120 kVp图像相比140 kVp图像的图像噪声更小,而IQon Spectral CT的两组图像噪声参数无显著差别。
深度学习重建算法的图像质量体模研究
刘方韬, 刘隺是, 陈勇, 姜江, 王凌云, 董海鹏, 张勇, 张璇, 孔德艳, 常蕊
2022, 31(3): 351-356. doi: 10.15953/j.ctta.2021.061
摘要(107) HTML (15) PDF(11)
摘要:
目的:使用体模比较CT深度学习重建算法和迭代重建算法的图像质量。方法:使用GE Revolution Apex扫描ACR质量控制体模Gammex 464,分别测量module 1~module 4的5种物质CT值准确性、低对比度分辨率、图像均匀性和高对比度分辨率。通过指标比较高剂量下(20 mGy)深度学习重建算法TrueFedelityTM(TFI)3种等级(DL、DM及DH)和自适应统计迭代重建算法V(AV)3种等级(30%、60% 及90%)的图像质量。两种算法的各指标比较采用单因素方差分析。结果:所有6组图像的高/低分辨率均一致(高对比度分辨率:10 lp/cm;低对比度分辨率:6 mm);两种算法都轻微高估聚乙烯、空气以及丙烯酸的CT值,各物质间CT值差异不具有统计学意义。两种算法均低估骨和固态水的CT值,其中,TFI算法对固态水的CT值较AV更接近真实值,但各组图像间不具有统计学差异。6组图像中,TFIDH的图像均匀性最佳;同等级条件下,深度学习重建算法相较IR算法的图像均匀性更佳。结论:深度学习重建算法在高剂量水平下可以在保持图像空间分辨率和CT值准确性的基础上,进一步降低图像噪声。
IMR、iDose4和FBP三种重建算法在隆鼻整形术CT扫描的应用研究
徐同江, 王旭, 李艳, 邓刚, 刘建新, 尹晓明, 梁伟中, 吴戈
2022, 31(3): 357-364. doi: 10.15953/j.ctta.2021.072
摘要(91) HTML (56) PDF(7)
摘要:
目的:探讨IMR、iDose4和 FBP三种重建算法在肋软骨隆鼻术前胸部多排螺旋CT扫描中对图像质量的影响。方法:收集符合纳入标准的拟行自体肋软骨隆鼻术患者60例,术前均行胸部CT检查,分别使用IMR、iDose4和 FBP三种重建算法生成图像并进行相关后处理重建肋软骨,记录并比较各组图像质量主观评价分数和客观评价的指标如:肋软骨CT值、噪声、信噪比、对比噪声比。结果:三种算法得到的CT重建图像都能准确评估肋软骨钙化程度;主观评分IMR、iDose4组与FBP组相比,在MIP图像上评分均值分别增加50.5%和33.6%,在VR图像上评分均值分别增加51.0%和19.0%。IMR组较iDose4组的评分均值在 MIP图像和VR图像上分别增加了11.1% 和21.1%。客观评价肋软骨CT值、信噪比和对比噪声比并作统计学分析,最终显示IMR、iDose4和 FBP三种重建算法组间对比有显著差异,IMR组明显最优。结论:IMR、iDose4和 FBP三种重建算法均能准确评估自体肋软骨是否存在钙化及程度,IMR算法较后两者更能显著降低图像噪声,提高CNR、SNR,提升肋软骨的主观图像质量,为制定最佳术前方案提供更精准的相关信息,可作为肋软骨CT检查首选算法重建技术进行应用,值得大力推广。
能谱CT
能谱CT多物质解析评价继发性下肢淋巴水肿分级
郭佳, 信建峰, 张春燕, 过丽芳, 王梦君, 王仁贵, 董健
2022, 31(3): 365-371. doi: 10.15953/j.ctta.2022.004
摘要(85) HTML (44) PDF(5)
摘要:
目的:探讨能谱CT多物质解析算法在继发性下肢淋巴水肿分级评价中的应用价值。材料及方法:前瞻性收集2019年6月至2020年6月因继发性下肢淋巴水肿入我院就诊并行能谱CT断层扫描的患者,由两名具有5年以上CT诊断经验的医师共同对能谱CT图像进行分析,采用阈值法测量患侧与健侧下肢体积,计算(患侧下肢体积 - 健侧下肢体积)/健侧下肢体积的百分比,根据2016版国际淋巴学会共识,将入组患者分为轻度、中度、重度;使用能谱CT多物质解析算法分别测量患侧与健侧下肢脂肪含量,得出脂肪体积分数,采用配对t检验分别分析轻、中、重度患者患侧与健侧下肢脂肪体积分数之间的差异;采用秩和检验分别分析轻、中、重度患者两两之间患侧下肢脂肪体积分数的差异。结果:最终入组患者 40例,女/男(36/4),年龄范围32~71岁,中位年龄(53±10)岁,病程(3±5)年,轻度8例,中度14例,重度18例。轻、中、重度患者的患侧与健侧下肢脂肪体积分数之间差异均有统计学意义;轻、中、重度患者两两之间患侧下肢脂肪体积分数差异无统计学意义。结论:能谱CT多物质解析算法可以量化继发性下肢淋巴水肿的脂肪含量比,但不能单独用于下肢病变的分级评价中。
双能CT左室心肌碘图技术联合BNP对AMI后发生心力衰竭的预测价值
张焕, 韩旭, 崔斌, 陈杰, 于海涛, 王志群
2022, 31(3): 373-382. doi: 10.15953/j.ctta.2021.068
摘要(87) HTML (49) PDF(7)
摘要:
目的:探讨双能量CT左室心肌碘图技术及血浆B型利钠肽(BNP)水平对急性心肌梗死(AMI)患者发生心力衰竭(HF)及严重程度的早期诊断及预测价值。方法:选取2018年1月至2019年12月本院收治的AMI患者,完成双能量冠状动脉CTA检查及血浆BNP检查,入院治疗1周内评估患者心功能分级。通过双能量冠脉CTA检查测量心肌碘含量用以评价患者CT心肌灌注情况。分析患者心肌碘含量、左心室射血分数及BNP水平指标间的相关性,对比HF患者不同Killip心功能分级组间心肌灌注情况、LVEF及BNP水平的差异。结果:共有115例AMI患者入组,其中42例纳入HF组,73例非HF组。两组间的心肌碘浓度、LVEF及BNP的差异均有统计学意义。梗死心肌碘浓度、LVEF与BNP水平呈负相关(r=−0.527、−0.674)。ROC曲线显示,心肌碘浓度联合BNP对于预测AMI后发生HF的AUC高于碘图、BNP的单独预测结果。42例AMI后HF患者不同Killip分级组之间,随着Killip分级的升高,血清BNP水平升高,LVEF及梗死心肌碘含量下降,并且不同分级组间BNP、LVEF、梗死心肌碘含量差异均有统计学意义。结论:双能量CT左室心肌碘图技术联合BNP水平对急性心肌梗死后心力衰竭的发生有预测价值,并与心力衰竭的临床严重程度有一定相关性。
医学CT
纹理分析对CT引导下经皮肺穿刺活检术出血并发症的预测价值初探
徐敬慈, 潘自来, 陈克敏, 陈小勇, 刘霄
2022, 31(3): 383-391. doi: 10.15953/j.ctta.2021.016
摘要(135) HTML (51) PDF(18)
摘要:
目的:探讨基于CT图像的纹理分析对CT引导下经皮肺穿刺出血并发症的预测价值。方法:回顾性分析130例行CT引导下经皮肺穿刺活检患者的术前平扫图像,术区有大于或等于2级肺出血者为有出血组,0级或1级肺出血者为无/少量出血组。首先随机选取100例作为训练组,采用MaZda 软件,分别手动勾画出平扫肺窗图像上预穿刺路径周边的肺野作为感兴趣区(ROI),分别通过Fisher系数、分类错误概率联合平均相关系数(POE+ACC)、交互信息(MI)法筛选出区分出血组及无/少量出血组最具有价值的纹理特征,然后分别采用原始数据分析(RDA)、主要成分分析(PCA)、线性分类分析(LDA)和非线性分类分析(NDA)四种特征分类统计方法进行判断,结果以错判率形式表示;最后再根据得到的最优纹理参数及特征分类方法分别对另外30例图像加以验证。结果:以穿刺路径周边的肺野作为ROI时,最低错判率为11.00%(11/100),该结果出现在特征选择方法采用POE+ACC或MI,特征分类统计方法采用NDA时,以此结果进行验证的错判率分别为13.33%(4/30)和16.67%(5/30),两者差异无统计学意义。结论:分析预穿刺路径周边肺野的纹理特征有助于预测CT引导下肺穿刺并发出血的风险,为选择合适的穿刺路径以减少肺出血并发症提供依据。
探讨低剂量口腔CBCT检查中耳鼻喉相关组织的表现
冉雪琪, 李建锋, 曹绍艾
2022, 31(3): 392-398. doi: 10.15953/j.ctta.2021.035
摘要(80) HTML (43) PDF(8)
摘要:
目的:探讨锥形束CT在口腔疾病检查中对耳鼻喉相关组织的显示情况及其影像学表现。方法:回顾性分析2019年7月至2020年5月期间医院300例口腔CBCT检查患者资料,统计其牙齿以外周围组织结构的显示情况,解剖结构主要包括鼻窦、鼻腔、咽隐窝、乳突及周围软组织。用双盲法独立评判成像图像中以上组织的解剖显示率(上颌窦、蝶窦、额窦、筛窦),并对组织结构显示情况及组织结构间成像对比度进行评分。所有数据进行统计学分析。结果:口腔CBCT检查中在低剂量X线下能够很好显示鼻窦中的上颌窦及蝶窦,而额窦及筛窦无法显示;鼻腔及咽隐窝显示优良,双侧乳突显示良好;组织间气体、骨质显示好,与软组织、脂肪及液体间评分有显著差异,软组织、脂肪及液体显示不佳,三者间评分无显著差异。结论:低剂量口腔CBCT检查能够很好显示上颌窦、蝶窦、鼻腔及咽隐窝这些耳鼻喉专科相关解剖,在影像结果分析中不要忽视这些组织结构的疾病检出,但是软组织结构间对比度差,这些组织结构疾病的定性诊断还需进一步检查。
CT征象对胰腺神经内分泌肿瘤侵袭性行为的预测价值
陈小勇, 徐敬慈, 李芹芹, 潘自来
2022, 31(3): 399-407. doi: 10.15953/j.ctta.2021.082
摘要(63) HTML (15) PDF(14)
摘要:
目的:探讨胰腺神经内分泌肿瘤(pNET)的CT征象对其侵袭性行为的预测价值。方法:回顾性分析经手术病理确诊、临床及CT资料完整、术前均行胰腺CT平扫及增强检查的120例pNET,分析病灶的部位、形态、包膜、有无囊变和钙化、有无胰管扩张、肿瘤的强化方式,测量肿瘤最大径、最短径以及实性部分平扫、动脉期及门脉期密度,并计算动脉期强化差值、门脉期强化差值。根据手术病理结果将肿瘤分为侵袭组和无侵袭组,比较两组间CT征象的差异。使用绘制受试者操作特征(ROC)曲线评价肿瘤最大径、最短径、动脉期差值和门脉期差值对pNET的侵袭性行为的预测价值。结果:侵袭组和无侵袭组pNET在发病部位、胰管扩张、囊变、钙化及强化方式无差异,在形态、完整包膜上有差异。两组在最大径、最短径、动脉期强化差值、门脉期强化差值定量特征有差异,其ROC曲线下面积为0.693、0.69、0.73和0.64,具有判别效能。对6个差异有统计学意义的影像特征通过多变量Logistic回归分析,结果显示动脉期强化差值为判断pNET侵袭性行为的独立预测因素,动脉期强化差值最佳临界点为90.1 HU(灵敏度0.714,特异性0.656,阳性预测值64.5%,阴性预测值72.4%,准确率68.3%)。结论:胰腺神经内分泌肿瘤体积大、形态不规则、包膜不完整或无包膜,肿瘤实性成分动脉期、门脉期强化差值低等征象提示肿瘤具有侵袭性行为,其中动脉期强化差值为pNET侵袭性行为的独立预测因素。
肝脏肉瘤样癌影像及病理表现分析
翟晓力, 王立侠, 李雪
2022, 31(3): 409-416. doi: 10.15953/j.ctta.2022.057
摘要(59) HTML (38) PDF(6)
摘要:
目的:探讨肝脏肉瘤样癌(SHC)的影像学表现及临床病理特征。方法:回顾性分析7例SHC患者的临床、CT/MRI表现及病理特征,并对其一致性进行评价。结果:SHC在CT平扫上表现为病灶边界不清,呈低密度,大小范围从4.2 cm×4.7 cm至14.0 cm×11.0 cm不等。增强CT扫描显示病灶呈环形或早期强化,多见大片坏死区。MRI上T1WI及T2WI病变实质信号不均匀,可见囊性变和坏死区,DWI呈明显的弥散限制性改变;增强扫描表现为病灶边缘及实性成分渐近性强化并可见假包膜出现延迟强化,6例病灶中心出现不同程度坏死;5例有淋巴结转移。病理特征:SHC细胞呈多角型和梭形,肿瘤组织内可见广泛坏死及出血;免疫组化染色Vimentin、CK为阳性。结论:SHC的影像表现与病理学特征具有较好一致性,有助于深入了解SHC特征性影像学表现,有益于肝脏肿瘤的诊断和鉴别诊断。