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2025年 第34卷 第4期
计算机断层成像(CT)技术凭借其无损检测、分辨率高和可视化等特点,在工业检测领域展现出显著应用价值。然而,在某些工业检测场景中,极端受限的扫描条件导致投影数据获取难度大,传统重建方法应用受限。为应对这一挑战,本研究提出一种适用于快速CT成像的正交双视角三维重建网络。提出的方法基于编解码架构,并使用二维卷积代替三维卷积,用特征通道维度推断CT体积的深度,提高模型的推理速度。同时引入梯度信息、梯度损失来增强网络对边缘的恢复能力。该方法在核桃和引信数据集上进行验证,实验结果表明,重建分辨率为128的体积仅需0.19 s,且重建图像的结构相似性高于0.98。该方法从双视角2D投影中推断出3D CT体积的有效能力,展现其在快速CT成像中的未来潜力。
针对铝、镁合金铸件DR图像背景结构复杂、且存在噪声,导致现有算法对小目标缺陷容易出现漏检的问题,本文提出基于YOLOv8改进算法的铝、镁合金铸件DR图像缺陷检测方法。首先,提出一种融合多尺度增强和对比度受限自适应直方图均衡化的方法,有效解决铝、镁合金铸件DR图像的噪声、低亮度和信息不足的问题。其次,改进YOLOv8网络结构,引入上下文锚点(CAA)注意力机制,更加关注重点缺陷征;引入跨尺度特征融合模块(CCFM),增强多尺度特征的表达能力;改进检测头,提升小目标的检测能力。通过实验结果表明,改进YOLOv8算法在缺陷数据集上的精确率、召回率和均值平均精度(mAP)分别达到92.7%、98.5%和92.4%,检测速度为138 FPS,满足智能化生产线对铝、镁合金铸件缺陷检测的实时性需求。
在工业CT中,使用含噪的投影数据进行重建,会导致重建图像中的噪声增加,降低重建图像的信噪比(SNR)。当投影数据质量较差时,经典的降噪和重建算法无法有效的去除噪声。为了提高CT重建图像的质量,本文提出一种基于深度学习的去噪方法。该方法将通道注意力机制模块嵌入到解码器阶段,通过自适应地调整通道的权重,从而提高网络在去噪过程更好地保留图像的结构细节。实验结果表明,所提方法能够显著地去除噪声并有效保护边缘细节,且在视觉效果和定量指标结果上都要优于其他对比方法。
近年来,随着锂电池行业的快速发展与技术创新,电池的安全性能检测变得愈发重要。Mylar膜作为锂电池组装的重要组成部分,能极大地提升锂电池的使用安全性。然而,针对Mylar膜的破损检测研究却鲜有开展。因此,本文创新性地提出一种基于CT扫描的锂电池Mylar膜破损智能检测方法。该方法借助CT扫描这一无损检测技术,精准获取锂电池内部信息;随后结合图像预处理技术与深度学习算法,构建智能检测模型,实现对缺陷电池的高效、精准检测。实验结果表明,该方法对Mylar膜破损缺陷具有高检出率和低误检率,具有较高的应用价值。
在面食工业的生产加工过程中,产品不慎被掺入塑料、橡胶等异物会严重影响消费者的健康安全,因此,检测面食产品中是否含有异物是一项非常重要的品控步骤。X射线计算机断层扫描(CT)是一种非接触、无损的产品检测方法,被广泛应用于面食工业生产线的检测步骤中。然而,由于面食工业生产线的高通量检测需求,对于单个产品的检测通常要求在1 s以内完成,不可能有充裕的成像时间获取大量投影图,限制了普通CT方法的使用。因此,本文提出一种基于U-Net网络的异物检测方法,通过对小样本CT重建数据进行精确分割,获得仅含有异物的虚拟投影图进行训练。验证结果表明本文的方法仅需数张投影图即可识别多个异物的数量,准确率较高,能够大幅提高面食工业生产线的异物检测效率。
常规CT系统中,X射线是多能的,导致CT图像中出现硬化伪影。对于多材料成像对象,在硬化校正时通常需要能谱或材料等先验信息。对此,本文提出一种适用于单电压条件下多材料物体CT成像的硬化伪影校正方法。该方法将X射线透射率图像看作是多个单能透射率图像的非负加权组合,以高斯分布的极大似然函数为目标函数,并结合不同角度下投影积分不变性作为约束条件,构建X射线透射率分解模型。通过求解该模型,可以获得窄能谱投影信息,进而重建出不同能量下的CT图像。实验结果表明,相比于直接重建的CT图像,本文方法重建得到的图像硬化伪影明显减弱。
目的:比较多发性肌炎/皮肌炎(PM/DM)并发间质性肺病(ILD)患者、非ILD(Non-ILD)患者、健康对照组之间肺部定量CT的差异,为PM/DM相关间质性肺疾病的早期诊断提供生物学标记。方法:回顾性收集2014年12月至2023年10月在西安交通大学第一附属医院就诊的PM/DM住院患者391例,入组患者197例,其中ILD患者143例、Non-ILD患者54例,按年龄、性别1∶1配对纳入健康对照人群54例。所有研究对象胸部HRCT图像导入“数字肺”分析平台,测量全肺及各肺叶的肺容积、平均肺密度及肺血管体积等定量CT参数,对比3组在CT定量参数上的差异并行ROC分析。结果:PM/DM-ILD组除右肺上叶外其余肺叶肺容积较PM/DM-Non-ILD组减小,全肺及各肺叶平均密度较PM/DM-Non-ILD组增高,差异具有统计学意义;PM/DM-ILD组全肺、左右肺、双肺下叶血管体积较PM/DM-Non-ILD组减小,差异具有统计学意义;PM/DM-Non-ILD组全肺及各肺叶肺血管体积较健康对照组减小,差异具有统计学意义。ROC分析示右下肺血管体积在鉴别PM/DM-Non-ILD与健康对照及PM/DM-ILD与PM/DM-Non-ILD上具有最大的AUC值。结论:PM/DM-ILD患者、PM/DM-Non-ILD患者与健康对照组之间肺部定量CT特征具有差异,提示定量CT是反映PM/DM患者肺部病损的客观途径;PM/DM-Non-ILD组患者与健康对照组相比肺血管体积明显减少,提示肺血管体积可能是早期诊断PM/DM患者肺部损害的敏感指标。
目的:结合视觉评分及定量CT指标对患者肺纤维化严重程度进行风险分层。方法:纳入96例结缔组织疾病相关间质性肺病(CTD-ILD)患者和47例无间质性肺疾病(ILD)的结缔组织病(CTD)对照组,采用Warrick评分和3D Slicer密度直方图法评估肺纤维化程度。结果:标准差(SD)、峰度(Kurtosis)、偏度(Skewness)在不同严重程度组间存在显著差异。多因素逻辑回归显示,高衰减区(HAA%)是患者肺纤维化程度的独立预测指标。受试者操作特征曲线(ROC)表明,联合所有定量CT参数区分正常轻度与中重度患者曲线下面积(AUC)为0.846(灵敏度0.739,特异度0.885)。相关性分析显示,Perc10、Perc15、MLA与RV/TLC存在较弱的正相关。结论:该方法可无创、客观评估CTD-ILD严重程度,为肺功能检测受限患者提供有效替代方案,降低诊疗成本,适合基层推广。
目的:探讨肺间质性疾病CT评分与肺功能的相关性,对患者进行CT严重度分级,评估其可靠性,为临床诊治提供更可靠的依据。方法:搜集60例经临床诊断为间质性肺疾病的患者,同时行胸部CT及肺功能检查,肺功能指标为DLCO%、FEV1%。通过CT征象对患者进行评分和严重度分级,1~10分为轻度,11~20分为中度,21~30分为重度。CT评分与肺功能指标进行相关性分析,并对3个级别患者的肺功能参数进行组间比较、均数间的两两比较。结果:CT严重度分级轻度患者 13例,中度患者31 例,重度患者16 例,CT评分与DLCO%、FEV1%呈负相关,r分别为−0.814,−0.797;3组级别患者DLCO%、FEV1%均值组间比较、均数两两比较有统计学意义。结论:肺间质性疾病的CT征象评分与肺功能指标有良好的相关性,不同CT严重度分级患者的肺功能指标有统计学意义,能给临床对疾病的评估及诊疗提供新的依据。
本研究旨在系统分析抗中性粒细胞胞浆抗体相关性血管炎(AAV)−间质性肺病(ILD)患者首次诊断时的CT影像学特征,探讨病变类型、分布特点及其与实验室检查结果的相关性。回顾性纳入92例首次确诊为AAV-ILD的患者,收集患者的临床及CT影像数据,对CT影像资料进行主观定量分析,评估病变类型(如磨玻璃影、网格影、蜂窝样改变、实变影及牵拉性支气管扩张)及其分布特征。采用肺纤维化评分系统量化病变严重程度,分析影像学特征ANCA浓度之间的相关性。结果发现AAV-ILD在老年男性中更为常见,蜂窝样改变和网格影是最常见的影像学表现,病变主要分布于双肺下叶及外周区域,主要表现为寻常型间质性肺炎(UIP)模式。另外还发现肺纤维化评分与髓过氧化物酶(MPO)浓度呈显著正相关,蜂窝样改变评分与MPO浓度也存在正相关。AAV-ILD的CT表现具有独特的特点,而且MPO-ANCA与肺纤维化的相关性提示MPO可能成为肺纤维化进展的潜在生物标志物,这为深入理解AAV-ILD的影像学特征及其病理机制提供了重要依据。
目的:评估定量CT在结缔组织病相关间质性肺异常(CTD-ILA)和结缔组织病相关间质性肺疾病(CTD-ILD)中的诊断效能,建立基于定量CT的结缔组织病(CTD)患者筛查方法。方法:纳入CTD-ILD患者140例、CTD-ILA患者33例、对照组109例,使用3D-Slicer获得定量指标。结果:各组间定量CT指标均存在差异;ROC分析显示,F%、GGO%、SD及Kurtosis是鉴别对照组与CTD-ILA/ILD的敏感指标,其中SD在早期诊断CTD-ILA(AUC=0.862)、CTD-ILD(AUC=0.923)时表现最佳,进一步区分CTD-ILA与CTD-ILD时,SD(AUC=0.649)和F%(AUC=0.617)展现出较强区分能力。多元逐步Logistic回归分析显示,F%、GGO%、SD和Kurtosis在区分对照组与CTD-ILA/ILD时具有统计学意义。结论:定量CT对于CTD-ILA/ILD早期诊断具有重要意义,基于定量CT构建CTD筛查流程有助实现患者精准管理。
随着现代工业的发展,计算机断层成像(CT)在无损检测中发挥了重大的作用。由于成像视野或X射线穿透能力的限制,CT难以实现对板状物体的扫描和成像,针对板状物体的检测,通过更改扫描几何和重建算法,发展出了计算机层析成像技术(CL)。CL重建借鉴了CT重建方法,有解析重建方法和迭代重建方法,滤波反投影类算法快速但是重建与真值差距很大;迭代方法通常比解析重建准确,但是耗时很长。本文借鉴圆轨道扇束CT的微分反投影(DBP)重建方法,推导了方形截面视野旋转CL的DBP重建方法,以仿真数据和实际印刷电路板扫描数据进行重建,DBP方法的重建图像质量与滤波反投影算法相似,且在处理投影截断问题上有一定优势。
传统的地震反射方法,主要是利用来自波阻抗界面的反射波同相轴来刻画地质构造,据此获得地层界面、结构等信息。本研究提出利用反射波信息进行土壤层层速度快速反演的方法,将其命名为“地震反射探地镜”。该方法将反射信号自适应提取、均方根速度自动拾取和层速度快速反演相结合,形成一个用于近地表介质层速度快速探测和反演的探地镜方法。利用实测数据对该方法进行评价,应用结果表明该方法能够快速提供地下介质的层速度和结构信息。在已知部分地质先验信息的情况下,可以将反演的层速度转换为土壤层的单轴抗压强度,为城镇的地基评价提供基础数据。
谱比法是估计Q值的常用方法,根据不同时刻地震子波对数谱比值与Q值之间的线性关系估算品质因子Q。时频域谱比法的基本思想是用时频谱分析提取不同时刻的频谱,代表对应时刻的地震子波频谱,忽略反射系数对地震子波的影响。由于受到局部反射系数的影响,时频谱比法求取Q时地震子波对数谱比往往具有复杂的多峰形态,偏离了对数谱比随频率线性变化的关系,线性拟合求取的Q值误差较大,不满足地层岩性解释和孔隙流体预测的要求。针对以上问题,将复赛谱分析与广义S变换相结合,提出一种消除反射系数影响的时变子波频谱提取方法,提高Q值估计的精度。利用广义S变换将地震记录变换到时频域,对地震记录的时频谱取对数,得到不同时刻地震记录的复赛谱。在复赛谱域子波位于低频段,反射系数位于中高频段。因此利用最小二乘法对低频段复赛谱进行平滑拟合,得到子波的复赛谱,再取复赛谱的指数,得到时变子波的频谱,通过相邻时刻子波的对数频谱比与Q值的线性关系计算Q值。模型测试结果验证时变子波提取的准确性以及估计Q值的可行性和抗噪性,东部某油田实际地震数据的应用结果验证该方法的有效性。
梁子湖断陷因梁子湖而得名,位于武汉城市圈东部,处于武汉、黄石、鄂州、咸宁市交界的区域,控制着周边湖泊的形成。它主要受麻城−团风断裂及鄂东南掀斜运动共同影响而形成。本文利用布置在梁子湖北−中−南的3条浅层地震反射剖面获取梁子湖断陷的浅部地质结构,分析麻城−团风断裂南段的地下形态。分析结果表明梁子湖断陷为较大规模的早白垩世向斜构造,断陷北缘位于葛店−临江乡一线,而南缘位于山坡乡−金牛镇一线;麻城−团风断裂在梁子湖西侧通过,起于团风镇,在金牛镇逐渐消失。研究结果进一步对梁子湖断陷研究以及武汉城市圈的建设规划、地震风险评价提供了有力依据,具有重大的科学价值及社会意义。
目的:本文旨在研究双屏气模式下CT减影冠状动脉血管成像技术(sub-CCTA)评估支架内再狭窄(ISR)的临床应用价值。材料与方法:前瞻性纳入2022年10月至2023年5月期间接受冠状动脉CT血管成像(CTA)检查支架植入病例。由两名有10年以上心血管阅片经验的影像科医师对减影前后的支架节段图像进行双盲法评估,统计减影前后支架节段可评判率及医师诊断信心,并与有创冠状动脉造影术(ICA)进行比较。诊断准确性通过受试者操作特征曲线(ROC)下面积(AUC)来衡量,以≥50%的狭窄率为临界值,采用多种统计学方法分析sub-CCTA评估支架内再狭窄的临床价值。结果:共分析83名患者161个支架节段,sub-CCTA相较于常规CCTA的不可评估节段从47(29.2%)降到13个(8.1%);医师诊断确信度从(2.55±1.1)上升到(3.86±0.7)。以ICA结果为金标准,共24名患者54个支架节段纳入准段准确性研究,sub-CCTA使诊断准确性从62.6%升到81.7%,假阳性率从35.2%降到5.8%。结论:sub-CCTA可显著提高对支架内再狭窄的诊断准确性,提高支架节段图像的可判读性,增强判读医生的诊断信心,减少患者不必要的有创检查。
随着现代视频技术的发展,周期运动视频图像分割在运动分析、医学影像等领域中具有重要应用。本文基于深度学习技术设计一种新颖的周期性运动检测和分割网络,结合卷积长短期记忆网络(ConvLSTM)和交叉注意力机制,只需要相对较少的标签,便能够有效捕获视频序列中感兴趣对象的时空上下文信息、跨帧一致性并进行精确分割。实验结果表明,少样本标签情况下,本文方法在周期性运动视频数据集上表现出色。在普通视频中,平均区域相似度和轮廓相似度分别为67.51% 和72.97%,相较于传统方法普遍提升1%~1.5%。在医学视频中,平均区域相似度和轮廓相似度分别为59.93% 和90.56%,在区域相似度上,相较于DAN和Unet分别提升12.92% 和8.85%。在轮廓相似度上,分别提升20.09% 和12.89%,具有更高的准确性和稳定性。
目的:通过使用不同的扫描剂量,扫描模拟标准肝脏密度体模,比较深度学习重建技术(DLIR)与自适应统计迭代重建技术(ASIR-V)重建图像的质量。方法:使用Gammex标准CT体模模拟标准肝脏密度的插入物(ρew=1.06),在6种不同辐射剂量水平(容积CT剂量指数(CTDIvol):30、20、15、10、7.5和4.5 mGy)下进行CT扫描。随后,使用DLIR技术和ASIR-V算法,对每种剂量下获得的图像进行重建。通过imQuest软件对图像进行质量分析,使用Bland-Altman方法比较DLIR算法在4.5 mGy(本实验采用的最低辐射剂量)和ASIR-V在15 mGy(肝脏扫描推荐剂量)下的图像质量。结果:在6种剂量水平下,DLIR在噪声、信噪比、对比噪声比和可检测度等关键指标上,均显著优于ASIR-V。Bland-Altman分析结果表明,在4.5 mGy的剂量水平下,DLIR的图像质量显著优于ASIR-V在15 mGy剂量水平下的表现;在4.5 mGy下DLIR图像的噪声为(17.41±0.32),显著低于ASIR-V在15 mGy的(21.17±0.67);在4.5 mGy下DLIR的信噪比、对比噪声比和可检测度分别为(3.21±0.24),(3.42±0.35)和(8.81±0.63),显著高于ASIR-V在15 mGy剂量下的(2.69±0.14);(2.87±0.11)和(5.61±1.28)。结论:在模拟标准肝脏密度的局灶性病变体模CT扫描实验中,DLIR相较于ASIR-V,不仅显著提升信噪比,对比噪声比和可检测度值,而且大幅度降低图像噪声。DLIR技术能够在4.5 mGy的较低辐射剂量下,实现优于常规15 mGy剂量下ASIR-V重建图像的质量效果。
目的:评价超声、CT、临床、血清学多参数术前预测单灶性甲状腺乳头状癌(PTC)颈部中央区淋巴结转移(CLNM)的价值,开发一个列线图用于术前预测CLNM。方法:连续收集2019年1月至2023年12月在我院经手术病理证实的340例单灶性PTC患者的超声、CT、临床、甲状腺功能检查的术前多参数资料。相关专业不同年资的医师评价和记录各个参数的特征后,单因素分析各个特征与CLNM的相关性,多因素Logistic回归分析(向前法)筛选CLNM的独立危险因素(IRF)。340例患者以7∶3随机分成训练组(n=237)和验证组(n=103),预测列线图由IRFs在训练组构建,并在验证组中验证。评价列线图预测性能的指标包括受试者工作特性曲线(ROC)、校准曲线(calibration)以及决策曲线分析(DCA)。结果:单灶性PTC的多参数特征中,2个临床特征、4个CT影像特征、7个超声影像特征以及甲状腺功能检查的7项指标被纳入研究。年龄 ≤ 55岁、男性性别、肿瘤最大径 > 10 mm、被膜接触 > 0和肿瘤边缘不规则是CLNM的IRFs。列线图的预测性能在训练组和验证组的ROC曲线下面积分别是0.815(95% CI:0.761~0.870)和0.747(95% CI:0.646~0.848),calibration曲线和DCA显示了列线图的预测准确性和临床实用性。结论:单灶性PTC的术前多参数特征能够有效地预测CLNM,构建的预测列线图能够辅助临床决策,提升患者受益。
目的:建立CT影像组学列线图术前预测结直肠癌(CRC)患者肿瘤沉积(TD)和无复发生存(RFS)。方法:回顾性研究321例经手术病理证实的CRC患者,患者以6∶4分为训练集和验证集。从门静脉CT图像中提取基于肿瘤原发灶的影像组学特征,使用最小绝对收缩选择算子(LASSO)筛选与TD相关的影像组学特征。临床−影像组学列线图是根据筛选的影像组学特征和最具预测性的临床因素开发的。采用单、多因素Cox回归分析筛选3年无复发生存(RFS)的独立危险因素。结果:在训练集和验证集中,影像组学模型的曲线下面积(AUC)分别为0.80和0.79。结合影像组学特征和临床预测因子(CEA,CA199,CT报告的淋巴结状态)构建列线图以术前预测TD,列线图在训练集和验证集AUC分别为0.85和0.85。此外,列线图预测的TD是RFS的独立危险因素,TD阳性组的RFS差于TD阴性组。结论:CT影像组学列线图能够有效术前预测CRC患者TD和预后。
多形性黄色星形细胞瘤(PXA)是一种原发性中枢神经系统肿瘤,其临床表现主要为癫痫发作。由于该肿瘤临床表现、影像学表现与颅内其他肿瘤存在重叠,且临床罕见,容易被误诊。本文报道1例PXA病例,16岁男性,突发癫痫一次。头颅MRI检查发现左侧颞叶囊实性占位,考虑胶质瘤可能。随后行肿瘤全切除,病理诊断为PXA(WHO 2级)。患者经治疗后,无癫痫发作,在近1年的随访中,头颅MRI提示未见肿瘤复发。本文对该病影像学特点进行总结,以提高临床医生对本病的认识,为PXA的准确诊断提供思路。
目的:探讨中枢神经系统非典型畸胎样/横纹肌样瘤(AT/RT)的临床表现、病理特征及影像学特点,以提高对本病的影像诊断及鉴别诊断的能力。方法:回顾分析1例经手术后病理证实为中枢神经系统非典型畸胎样/横纹肌样瘤的临床表现、影像表现,并复习相关文献。结果:CT平扫示右额部稍高密度团块状病灶,占位效应明显,周围见结片状水肿带,骨窗显示邻近骨质无破坏;MRI显示病灶在T1WI呈低信号,T2WI及液体衰减反转恢复(FLAIR)呈稍高信号,扩散加权成像(DWI)序列呈高信号,病灶信号较均匀,呈分叶状,MRI增强示病灶欠均匀强化,部分条絮样明显强化,病灶以宽基底与大脑镰相连。结论:中枢神经系统非典型畸胎样/横纹肌样瘤罕见,临床表现变现多样化,影像表现缺乏特异性,确诊仍然需要病理组织学检查。
胃癌是发病率和死亡率较高的肿瘤之一,术前进行精准的预测对预后至关重要。影像组学是一种新型、有效的医学图像解码技术,可以从影像图像中提取难以定量描述的高维特征,并提供肿瘤异质性的评估以及肿瘤微环境的功能信息,在预测胃癌患者的预后中有较高的价值。本文就影像组学在胃癌患者的预后预测中的应用进展进行综述。
肝硬化相关门脉高压引起的食管静脉曲张(EV),并由此导致的上消化道出血是最常见的并发症之一。内窥镜检查是诊断静脉曲张的“金标准”,但其属于侵入性检查,患者依从性较差,并且不便在短期内随访复查,在一定程度上限制了低出血风险患者中的应用。因此,临床上需寻找一种无创影像学方法,以准确诊断食管静脉曲张、评估其曲张程度,并预测潜在的出血风险。近年来,CT功能成像及人工智能新技术在食管静脉曲张的应用研究逐渐成为热点,二者相结合可能为有效诊断门静脉高压和食管静脉曲张提供新的策略。本文旨在对CT在食管静脉曲张诊断中的研究现状和进展进行综述,以期为临床诊断和治疗提供帮助。