轴向压缩载荷倾斜和前屈力矩对腰骶椎剪切刚度的影响:离体生物力学研究

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作者 黄志平 郑健颖 +5 位作者 杨佳晨 林俊育 丁寅 吴秀华 周凌宏 朱青安 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期31-31,共1页

目的探讨轴向压缩载荷倾斜和前屈力矩对腰骶椎前后剪切刚度的影响。方法建立腰骶椎在体剪切模型,经腰骶椎屈伸转动中心施加轴向压缩载荷300 N(垂直、前下10°和20°),前屈力矩5 N·m,前后剪切力分别为0~250 N和0~-50 N,采用... 目的探讨轴向压缩载荷倾斜和前屈力矩对腰骶椎前后剪切刚度的影响。方法建立腰骶椎在体剪切模型,经腰骶椎屈伸转动中心施加轴向压缩载荷300 N(垂直、前下10°和20°),前屈力矩5 N·m,前后剪切力分别为0~250 N和0~-50 N,采用6例新鲜人体腰骶椎标本,依次测试完整腰骶椎、小关节4 mm间隙切除、椎间盘前路髓核切除3种状态的腰骶椎剪切运动。采用重复测量实验设计,对实验数据进行统计分析,分析轴向载荷和前屈力矩对腰骶椎剪切刚度的影响。结果对完整腰骶椎,轴向载荷前倾并不显著改变节段间向前或向后的剪切刚度,而前屈力矩显著增加了前剪切刚度,但没有增加后剪切刚度。随着结构依次切除,腰骶节段的前和后剪切位移增加,剪切刚度降低,尤其是腰骶小关节间隙切除复合髓核切除后,前剪切刚度由完整状态的633 N/mm显著减小到125 N/mm,后剪切刚度也从408 N/mm减小为128 N/mm。依次不同结构切除在轴向载荷前倾或前屈力矩的作用下,前后剪切刚度之间差异均无显著性。轴向载荷前倾依次降低了腰骶小关节间隙切除和髓核切除后的剪切刚度,但在前屈力矩的共同作用下却增加了剪切刚度,尤其显著增加了腰骶小关节间隙切除复合髓核摘除后的前剪切刚度(从125 N/mm到184 N/mm)。结论轴向压缩载荷倾斜对腰骶椎剪切刚度没有影响,而前屈力矩增加腰骶椎的剪切刚度。前后剪切刚度之间的差异没有显著性。 展开更多

关键词 腰骶椎 剪切刚度 关节间隙 切除 髓核摘除 轴向载荷 转动中心 剪切模型

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MC散射校正后的快速噪声抑制方法研究 被引量：2

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作者 李银 徐圆 +3 位作者 齐宏亮 李斌 吴书裕 周凌宏 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2015年第9期861-866,共6页

对于散射校正后的噪声抑制,提出一种基于泊松分布的投影平滑去噪方法。分别对真实机器数据以及仿真数据进行了实验,实验所用数据为一组骨盆(Pelvis)模体的CBCT投影,分辨率为512×385×656,体素大小为0.097 656 2×0.097 656... 对于散射校正后的噪声抑制,提出一种基于泊松分布的投影平滑去噪方法。分别对真实机器数据以及仿真数据进行了实验,实验所用数据为一组骨盆(Pelvis)模体的CBCT投影,分辨率为512×385×656,体素大小为0.097 656 2×0.097 656 2×0.25 cm3。在仿真实验中,信噪比(SNR)从去噪前的19.8 d B提升至26.8 d B,同时均方根误差(RMSE)从去噪前的50.7降为22.5。在真实机器数据实验中,均方根误差(RMSE)从去噪前的64.1降至58.2。最后,实验中包括去散射以及去噪在内的整个过程保持在40 s之内完成。 展开更多

关键词 锥形束CT 噪声抑制 散射校正 蒙特卡洛方法

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一种基于分裂Bregman方法求解的锥束CT图像迭代重建 被引量：3

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作者 杨柳 齐宏亮 +3 位作者 徐圆 甄鑫 卢文婷 周凌宏 《南方医科大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期783-786,共4页

目的为精确且快速进行低剂量稀疏角度锥束CT图像重建,本文提出一种基于分裂Bregman数学方法的紧框架约束的图像重建算法。方法首先选择紧框架(Tight Frame)作为正则化项,根据压缩感知原理建立最小化目标函数,利用分裂Bregman数学方法将... 目的为精确且快速进行低剂量稀疏角度锥束CT图像重建,本文提出一种基于分裂Bregman数学方法的紧框架约束的图像重建算法。方法首先选择紧框架(Tight Frame)作为正则化项,根据压缩感知原理建立最小化目标函数,利用分裂Bregman数学方法将求解问题分为3步:(1)使用改进的前向投影算法快速计算出投影矩阵;(2)引入中间量,用分裂Bregman原理将无法直接差分的L1正则化问题转化为可直接差分的L2正则化问题,并利用共轭梯度算法求解;(3)利用分裂Bregman原理中的收缩公式更新中间量。结果仿真和实际重建的CT图像实验表明,相比于传统的带有正则化约束的凸集投影(POCS)代数迭代重建模式,分裂Bregman方法在图像保真和计算时间等方面均取得了上佳的效果,并且具有广泛的适用性。结论在稀疏角度锥束CT图像迭代重建条件下,本文提出的方法能够快速精确重建出满意的锥束CT图像,且图像重建速度和图像质量较凸集投影方法有较大提高。 展开更多

关键词 锥束CT图像重建 分裂Bregman 紧框架收缩 正则化 压缩感知

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一种快速去除CT环形伪影的方法 被引量：3

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作者 齐宏亮 洪虹 +3 位作者 徐圆 甄鑫 卢文婷 周凌宏 《南方医科大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1748-1751,共4页

目的为快速有效去除CT图像中的环形伪影,本文提出一种基于图像重建后处理的CT环形伪影去除改进方法。方法首先对CT图像从直角坐标系转换成极坐标系,其后对极坐标系下的图像进行滤波,设计一维滤波器,计算每个像素滤波后均值以及方差,通... 目的为快速有效去除CT图像中的环形伪影,本文提出一种基于图像重建后处理的CT环形伪影去除改进方法。方法首先对CT图像从直角坐标系转换成极坐标系,其后对极坐标系下的图像进行滤波,设计一维滤波器,计算每个像素滤波后均值以及方差,通过对计算的方差与方差阈值比较以及该像素点的像素值与像素值阈值比较双重精确确定伪影点位置,并对伪影点进行合理的修正。最后将校正完毕的极坐标图像转换为直接坐标图像。结果仿真和实际CT图像实验表明,本方法在伪影去除、图像保真和计算时间等方面均取得了很好的效果。结论本文提出的方法能够准确识别伪影点位置并有效去除伪影信息,其处理速度能够满足临床要求。 展开更多

关键词 环形伪影 CT图像 一维滤波器 坐标变换

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基于自适应NLM修正的CT重建算法 被引量：2

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作者 陈梓嘉 齐宏亮 +1 位作者 郭静钰 周凌宏 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2015年第4期369-372,377,共5页

针对稀疏角度CT图像重建问题,J.Huang等人提出了ART-NLM算法。该算法利用NLM对每次ART重建后的图像进行滤波去噪。虽然噪声抑制得到明显改善,但图像结构边缘模糊。论文在ART-NLM基础上改进NLM,通过自适应选取滤波参数及相似块的旋转变换... 针对稀疏角度CT图像重建问题,J.Huang等人提出了ART-NLM算法。该算法利用NLM对每次ART重建后的图像进行滤波去噪。虽然噪声抑制得到明显改善,但图像结构边缘模糊。论文在ART-NLM基础上改进NLM,通过自适应选取滤波参数及相似块的旋转变换,对待重建图像进行自适应NLM滤波,以达到同时去除噪声和保护边缘的目的。Shepp-Logan体模仿真实验表明,与传统ART-NLM算法相比,新算法提高了重建图像质量,有效平衡了图像去噪和边缘保护。 展开更多

关键词 稀疏角度 CT图像 迭代重建 非局部平均 自适应滤波

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先验图像约束的有限角度CT图像重建算法 被引量：5

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作者 郭静钰 齐宏亮 +1 位作者 袁媛 周凌宏 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1421-1424,共4页

对于有限角度CT图像重建,提出一种基于先验图像约束的迭代重建方法。将先验图像中各种均匀组织的平均值作为先验信息引入到重建图像目标函数中,约束待重建图像。对Shepp-Logan体模进行了仿真重建实验,并与ART、ART-TV算法进行了主观和... 对于有限角度CT图像重建,提出一种基于先验图像约束的迭代重建方法。将先验图像中各种均匀组织的平均值作为先验信息引入到重建图像目标函数中,约束待重建图像。对Shepp-Logan体模进行了仿真重建实验,并与ART、ART-TV算法进行了主观和客观的对比评价。实验结果表明,本文方法信噪比更高,平均误差更小,重建图像的伪影和变形程度大幅度减少。 展开更多

关键词 CT重建 有限角度 ART-TV算法 先验图像约束

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基于图像质量优化的锥束CT几何校正法 被引量：2

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作者 杨帅 齐宏亮 +2 位作者 吴书裕 徐圆 周凌宏 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2016年第7期697-701,共5页

为了解决CBCT图像中因机械误差所导致的几何伪影的问题,提出一种基于图像质量优化的锥束CT几何校正方法。本方法通过引入CBCT图像几何伪影的评价指数,将评价指数作为衡量几何伪影严重程度的目标函数,通过迭代修正标定模体上标记点的坐标... 为了解决CBCT图像中因机械误差所导致的几何伪影的问题,提出一种基于图像质量优化的锥束CT几何校正方法。本方法通过引入CBCT图像几何伪影的评价指数,将评价指数作为衡量几何伪影严重程度的目标函数,通过迭代修正标定模体上标记点的坐标,进而达到校正几何参数和消除CBCT图像几何伪影的目的。仿真实验结果显示:CBCT系统的几何参数误差由19.07%降到2.21%,图像中的几何伪影明显减少;在真实实验数据中,该方法有效消除CBCT图像的几何伪影。本方法降低了标定模体加工误差对校正精度的影响,同时大幅度降标定模体的制作成本。 展开更多

关键词 锥束CT 几何校正 图像重建 标定模体

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基于高斯拉普拉斯的层次剥离体绘制 被引量：1

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作者 刘旭江 徐圆 +2 位作者 齐宏亮 洪虹 周凌宏 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2014年第6期1148-1153,共6页

由于仅修改传递函数很难解决组织间的遮挡问题,尤其是同种组织间的遮挡问题。采用边缘检测的原理确定不同组织间的分层点,并针对基于梯度的层次剥离体绘制难于选择合适的梯度阈值的缺点,提出通过判断图像二阶导数过零点的方法,确定不同... 由于仅修改传递函数很难解决组织间的遮挡问题,尤其是同种组织间的遮挡问题。采用边缘检测的原理确定不同组织间的分层点,并针对基于梯度的层次剥离体绘制难于选择合适的梯度阈值的缺点,提出通过判断图像二阶导数过零点的方法,确定不同组织的分层点。同时,为了达到实时效果,通过图形处理器对算法加速,实现实时绘制的效果。实验结果表明,该算法能够自动地并实时地实现体绘制的分层显示,显示结果较清晰。 展开更多

关键词 图形处理器 高斯拉普拉斯 光线投射

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HLCC法定量评价CBCT图像伪影 被引量：1

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作者 陈宇思 马健晖 +2 位作者 李斌 徐圆 周凌宏 《核电子学与探测技术》 北大核心 2017年第4期359-363,共5页

为解决CBCT图像评价标准不一问题,本文提出了一种基于HLCC的CBCT图像伪影定量评价方法。该方法通过CUDA模拟CBCT投影,然后用重排算法转换射束获得HLCC曲线,建立三个评价伪影严重程度的定量指标。实验结果表明:定量指标数值越小,表明图... 为解决CBCT图像评价标准不一问题,本文提出了一种基于HLCC的CBCT图像伪影定量评价方法。该方法通过CUDA模拟CBCT投影,然后用重排算法转换射束获得HLCC曲线,建立三个评价伪影严重程度的定量指标。实验结果表明:定量指标数值越小,表明图像伪影程度越轻,且带伪影的HLCC曲线的三个评价指标数值是不带伪影数值的4~846倍。图像伪影的主次关系可总结为:散射伪影>射束硬化伪影>几何伪影>余晖伪影>无伪影。该方法可在投影阶段客观判断图像伪影的严重程度,简单快捷。 展开更多

关键词 锥形束CT 图像伪影定量评价 HLCC曲线 重排算法

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锥束CT的改进FDK算法及加速实现 被引量：1

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作者 徐月晋 陈梓嘉 +1 位作者 骆毅斌 胡洁 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2015年第11期1124-1127,共4页

锥束CT成像中,FDK重建算法得到广泛应用。提出一种可以扩大锥束CT旋转轴方向重建体积的FDK方法。在反投影步骤中,对重建物体的每个体素点被反投影的总次数进行计算,之后进行权重计算,最终得到三维重建图像。同时,采用CUDA技术,利用GPU... 锥束CT成像中,FDK重建算法得到广泛应用。提出一种可以扩大锥束CT旋转轴方向重建体积的FDK方法。在反投影步骤中,对重建物体的每个体素点被反投影的总次数进行计算,之后进行权重计算,最终得到三维重建图像。同时,采用CUDA技术,利用GPU对改进的FDK算法进行并行计算加速实现,提高重建效率。实验结果表明,改进的FDK算法可以增大重建体积,重建更多物体信息,采用CUDA技术后,速度大幅度提升。 展开更多

关键词 锥束 断层成像 FDK算法 图形处理器 加速实现

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残差网络-迁移学习法抑制低剂量CT噪声

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作者 钟安妮 李斌 +3 位作者 罗宁 徐圆 周凌宏 甄鑫 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2019年第4期452-456,共5页

针对低剂量CT图像的噪声伪影问题,提出一种残差网络-迁移学习的图像噪声抑制算法。采用残差卷积神经网络框架,学习从低剂量CT图像到其噪声图像的映射关系。用自然图像对该模型进行简单的预训练;将CT图像数据对模型的共享参数进行微调;... 针对低剂量CT图像的噪声伪影问题,提出一种残差网络-迁移学习的图像噪声抑制算法。采用残差卷积神经网络框架,学习从低剂量CT图像到其噪声图像的映射关系。用自然图像对该模型进行简单的预训练;将CT图像数据对模型的共享参数进行微调;从低剂量CT图像中减去所得到的噪声图像,实现噪声抑制。实验表明:该方法能快速有效地将自然图像域的噪声抑制能力迁移到医学图像域,量化指标均优于传统的去噪算法,可以有效抑制噪声和保留图像的细节结构。 展开更多

关键词 低剂量CT CT图像去噪 迁移学习 残差网络

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探测器分块排列的CT系统及其图像重建

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作者 罗宁 袁翠云 +2 位作者 齐宏亮 徐圆 周凌宏 《核电子学与探测技术》 北大核心 2017年第8期847-851,共5页

为解决CT系统中扫描视野受限及低剂量成像问题,提出一种探测器分块排列的CT系统及其稀疏角度CT图像迭代重建方法。探测器分块排列可扩大CT图像物体扫描视野,稀疏角度采集投影数据能有效降低辐射剂量,同时采用ART-TV迭代算法重建CT图像... 为解决CT系统中扫描视野受限及低剂量成像问题,提出一种探测器分块排列的CT系统及其稀疏角度CT图像迭代重建方法。探测器分块排列可扩大CT图像物体扫描视野,稀疏角度采集投影数据能有效降低辐射剂量,同时采用ART-TV迭代算法重建CT图像。仿真实验表明:该方法可有效扩大CT系统扫描视野,在稀疏角度获取投影数据采集方式下,利用ART-TV迭代重建算法可重建优质CT图像,实现降低辐射剂量的目的。 展开更多

关键词 计算机断层扫描 探测器分块 扫描视野 稀疏角度 迭代重建

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基于改进平滑硬阈值约束的CT迭代重建算法

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作者 骆毅斌 陈梓嘉 +1 位作者 徐月晋 胡洁 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2015年第9期940-943,共4页

稀疏角度投影数据重建CT图像,是一种有效的降低X射线辐射剂量的方式。提出一种改进的平滑硬阈值(SHT)约束,使其更接近于L_0范数,同时最优参数不受重建图像影响。该重建算法沿用ART-TV的重建策略,即对每次ART重建后的图像进行改进SHT的... 稀疏角度投影数据重建CT图像,是一种有效的降低X射线辐射剂量的方式。提出一种改进的平滑硬阈值(SHT)约束,使其更接近于L_0范数,同时最优参数不受重建图像影响。该重建算法沿用ART-TV的重建策略,即对每次ART重建后的图像进行改进SHT的最小化约束。实验表明:新算法提高了重建图像质量,信噪比更高,平均绝对误差更小。 展开更多

关键词 稀疏角度 CT图像 迭代重建 平滑硬阈值 L0范数

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基于ADMM的多GPU快速DBT迭代精准重建

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作者 黄杰星 李斌 +3 位作者 蔡江泽 马健晖 徐圆 周凌宏 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2018年第5期630-634,共5页

为实现高效率的DBT精准重建,本文提出了基于ADMM优化算法的多GPU快速DBT迭代重建算法。本方法选取全变差作为正则化项,应用ADMM法求解目标函数,并采用多GPU加速策略对算法进行加速。实验表明,与传统的带有正则化约束的凸集投影(POCS)迭... 为实现高效率的DBT精准重建,本文提出了基于ADMM优化算法的多GPU快速DBT迭代重建算法。本方法选取全变差作为正则化项,应用ADMM法求解目标函数,并采用多GPU加速策略对算法进行加速。实验表明,与传统的带有正则化约束的凸集投影(POCS)迭代重建模式相比,本方法在图像噪声平滑、特征边缘保留和计算效率提高等方面均取得了上佳效果。 展开更多

关键词 DBT图像重建 TV正则化 ADMM 多GPU加速

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