医学影像技术论文范文参考 医学影像技术毕业论文范文[精选]有关写作资料

目录

1. 第一篇医学影像技术论文范文参考：医学影像云服务平台基础架构研究与实践
2. 第二篇医学影像技术论文样文：光学分子影像技术在肝癌动物模型构建及诊疗中的应用研究
3. 第三篇医学影像技术论文范文模板：图像融合技术建立颞下颌关节有限元模型的生物力学分析研究
4. 第四篇医学影像技术论文范例：多模态医学影像配准与融合技术的研究
5. 第五篇医学影像技术论文范文格式：~(99)Tc-MDP SPECT/CT扫描对骨转移瘤的诊断价值及所致辐射剂量的研究

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第一篇医学影像技术论文范文参考：医学影像云服务平台基础架构研究与实践

医学影像技术在近十多年来取得了突飞猛进的发展.新技术、新设备不断涌现.320排螺旋CT、超高场强磁共振、分子影像、功能影像、多模态融合成像等技术大大丰富了医生的诊断手段,提高了疾病的诊断效果,但是同时也带来了一定的问题：1)高端影像设备价格昂贵,动辄数百万到数千万元,很多医院简单地将设备档次作为体现医疗水平的标准,竞相引进高端设备,导致医疗成本居高不下；2)医学影像设备一次扫描能产生数百至数千幅图像,病人带走的胶片只包含其中极少一部分图像,且无法进行参数调节和三维、动态显示,诊断价值大打折扣.病人转院时,医生多会以此为由要求病人重新检查,不必要的重复检查进一步加重了居民的医疗负担；3)X线机、超声等影像设备在小医院已有很高的普及率,沿海发达地区部分乡镇医院甚至引进了64排CT以上的先进影像设备,但是却缺乏优秀的影像诊断医生,设备的利用率低；4)基层医疗机构严重缺乏资金、设备、技术和人才.人们有病都往大医院挤,导致了大医院“人满为患”、基层医院“门可罗雀”.这种医疗资源不均衡的现状是造成“看病难、看病贵”的重要原因.5)影像诊断难度大,需要诊断医生有雄厚的基础知识和丰富的阅片经验,不断涌现的新技术新设备对影像诊断教学提出了更高的要求.医学院校传统的教学手段和教学设备远远满足不了不断扩大的招生规模的需求；6)影像设备产生的海量图像资料需要长期保存,国内医院普遍缺乏远程容灾和备份的措施,一旦发生火灾、地震、海啸等自然灾害,可能导致资料完全丢失,造成不可弥补的损失.

通过网络技术实现区域内医疗资源的共享与医疗过程的协同,是均衡医疗资源、解决“看病难、看病贵”问题的重要手段.远程影像协作诊断具有临床价值高、诊断难度大、基层医院迫切需要、DICOM标准稳定成熟、通过共享与协作可大幅度降低医疗费用等特点,是区域医疗协作中最具临床价值的应用.因此,构建区域化的医学影像服务平台,开展医学影像远程会诊、影像转诊、虚拟影像专科、远程教学、远程灾备、影像代存、典型病例查询、图像内容检索等服务,实现区域内影像设备及影像诊断专家的充分共享和高效协作,对于均衡医疗资源、提高基层医院诊疗水平、提高影像设备的使用效率、提高医疗服务质量、降低医疗费用具有重要的意义.

构建区域医学影像服务平台,开展远程影像协作应用是一项庞大的系统工程,采用传统建设全院PACS的技术手段构建大规模的区域医学影像服务平台面临着巨大挑战：

1)建设费用高.PACS医学影像的数据量远远大于HIS、LIS等其它医疗系统的数据量,一个大型三甲医院每年PACS图片数据量高达数TB到数十TB.区域内的医学影像数据量将达到PB(1024TB)以上级别.区域医学影像服务平台需要提供远程灾备和影像代存等服务,因此需要考虑区域内的全部影像数据量.采用传统FC SAN(光纤存储区域网络)构建PB级容量的存储系统,建设费用极高,

2)性能和扩展能力不足.即便是性能和稳定性最好的FC SAN,其传输带宽和处理能力也难以满足PB级海量数据的处理和传输要求.同时,增加存储设备时,整个应用系统的目录结构一致性难以保证.目前市场上虽然已出现存储虚拟化产品,可以将多台存储设备虚拟化成一个统一的存储池,解决存储架构的一致性和动态扩展问题,但是出于市场考虑和技术限制,厂商一般都只支持自有存储产品的虚拟化,难以实现不同厂商设备的兼容,

3)可用性受限.全院PACS常用“在线—近线—离线”*存储模式.最近的在线图像数据存放在性能高的FC SAN中,稍久一点的近线图像存放在性能稍差的IP SAN或NAS存储设备中,超过一定时限的图像则离线存储到光盘库或磁带库中.这种方式的好处是可以节省成本,保证医疗诊断应用的性能,但是整个系统的可用性受到限制,离线图像数据难以实时获取,

4)缺乏一体化的应用软件.目前构建区域PACS系统在技术上大多是采用全院PACS系统的架构,但是这种架构只适合高速、稳定、安全的园区网络环境.在带宽受限、稳定性差、受防火墙阻断的公网环境下,难以满足应用需求.另外,区域医学影像协作中最重要的应用——医学影像远程会诊,目前还基本采用“点对点”的模式,缺乏一体化、跨平台、高可用的医学影像管理与协作应用软件.

随着云计算技术和应用模式的快速兴起,为构建低成本、高可用、高性能、易扩展的区域医学影像服务平台提供了一条有效的途径.我们承担的课题就是研究通过高速城域网、医保专网、电子政务外网、互联网等传输介质,采用云计算技术构建区域医学影像云服务平台,为区域内的各类医疗机构和人员提供SaaS模式的医学影像远程应用服务.而高性能、高可靠、易扩展的海量医学图像分布式存储架构和并行处理技术将是医学影像云服务平台的基础和关键,也是本论文的研究重点.

Google作为全球最大的搜索引擎和云计算服务商,率先遇到了PB级海量数据的处理问题.她没有采用传统的存储和高性能计算技术,而是独辟蹊径地创造了GFS分布式文件系统和MapReduce分布式计算技术,通过聚合数以万计普通服务器的存储和计算资源,实现了超大规模数据集的高效处理,取得了巨大的成功.Apache Hadoop项目则是GFS和MapReduce的开源实现,目前已成为世界上最有影响力的开源云计算平台,取得了广泛的应用.针对Hadoop平台的特点和医学影像云服务平台的需求,我们设计了一种HDFS和FC SAN相结合的“在线—归档”二级存储架构HMISA(Hybrid Medical Image Storage Architecture),取代区域PACS系统常见的“在线—近线—离线”*存储架构.并在其基础上开展了基于MapReduce框架的医学影像后处理等分布式计算应用.

HDFS分布式文件系统具有如下特点：1)专门针对PB级以上海量数据的快速存储和处理而设计,已在Yahoo、FaceBook、亚马逊、百度、淘宝等海量数据处理应用平台上得到了广泛验证；2)系统可扩展性高,只需简单添加服务器数量,即可实现存储容量、磁盘IO吞吐率、传输带宽和计算能力的线性增长,并保持一致的文件目录结构；3)数据冗余度高,缺省每份数据在3个不同的节点上保留副本；4)适合“流式”访问(Streaming access),即一次写入,多次读取,数据写入后极少修改,适合医学影像文件的访问特点；5)除了数据存储能力外,与HDFS共生的MapReduce分布式计算框架还可充分利用各服务器CPU的计算资源,便于后期开展基于海量医学影像数据的图像预处理、格式转换、图像融合、内容检索、三维重建等数据密集型应用.

但是,Hadoop在构建医学影像存储系统时还存在以下问题：1) Hadoop的设计理念是针对大文件进行优化的,其默认的数据块大小为64 MB,而医学影像资料中常见的CT、MRI的图像大小大多为512 KB左右,一次拍摄产生的图像数量大约为100～200幅,如果直接将大量的小文件存储在HDFS文件系统中,过多的元数据将导致HDFS主节点NameNode的内存消耗过大,降低集群的性能.2)HDFS的设计理念不适合需要低时延的实时应用,其写入性能大大低于读取性能,不太适合需要快速获取图像资料并撰写诊断报告的PACS实时应用.

针对Hadoop平台不适合存储医学影像小文件的问题,我们采用Hadoop的SequenceFile文件格式,设计了一种适合HDFS特点的S-DICOM序列化医学影像文件格式,通过Key/Value键值对的形式,将一个病人一次检查产生的所有图像合并成一个序列化文件.这样可以大大提高HDFS处理的性能,防止元数据服务器(NameNode)内存消耗过大的问题.同时,Key/Value形式的数据也是MapReduce分布式计算平台的最佳输入数据结构,便于后期开展基于医学影像文件的数据密集型应用.

单纯的HDFS分布式文件系统不适合实时应用,但是具备低成本、易扩展、高性能、高可靠的特点.传统的集中存储(FC SAN)则非常适合小文件的快速读写.因此,结合两者的优点我们设计了一套FC SAN和HDFS结合的混合式存储架构HMISA,将常见的PACS“在线—近线—离线”*存储简化为“在线—归档”两级存储架构.一年以内的医学影像资料以DICOM原始格式保存在FC SAN一级“在线库”中,可满足PACS阅片和撰写诊断报告等实时应用的低时延要求.超过一年的图像则转换成S-DICOM格式保存到HDFS二级“归档库”中,通过SDFO(S-DICOM File Operator)文件访问组件,屏蔽底层图像读写操作的细节,为上层的SaaS模式医学影像应用系统和DICOM应用组件提供统一的图像查询、读取和写入接口.

Hadoop内置的MapReduce分布式计算框架为开发人员屏蔽了任务调度、节点容错、节点通讯、负载均衡等并行计算中难以处理的细节,大大降低了分布式计算系统的开发难度.同时,MapReduce采用了“将计算移动到数据所在位置”的设计理念,特别适合海量医学影像的数据密集型分布式处理.我们在分布式存储架构的基础上编写了基于MapReduce框架的医学影像分布式处理程序,包括DICOM图像批量转换为JPEG格式、病人隐私信息批量清除、批量生成缩略图、网络访问日志的分布式导入和查询等.并在测试集群中验证了分布式计算的性能及部分参数对性能的影响.测试结果表明Hadoop集群可以有效利用各存储节点的计算能力,集群的性能远远高于单机处理的能力,并且通过水平扩展(Scale-out)的方式可以快速实现存储容量和处理速度的线性增长.

综上所述,本论文的特色和创新主要包括：

1)分析了区域医学影像共享与协作的需求、技术进展及面临的主要问题,设计了区域医学影像云服务平台的整体技术架构,包括逻辑架构、网络架构、存储架构和软件架构等.

2)设计了一种FC SAN和HDFS相结合的医学影像“在线—归档”二级存储架构HMISA(Hybrid Medical Image Storage Architecture),解决区域PACS常见的“在线—近线—离线”*存储架构的性能、可扩展性和可用性等问题.设计了S-DICOM医学影像归档文件格式,解决HDFS不适合存储和处理大量小文件的问题.开发了一套SDFO文件访问组件,屏蔽HMISA存储架构底层图像读写操作的细节,为上层的SaaS模式医学影像应用系统和DICOM应用组件提供统一的图像查询、读取和写入接口.

3)基于MapReduce框架设计开发了DICOM图像转换JPEG格式、病人隐私信息清楚(De-identification)、批量生成缩略图等医学影像分布式数据处理程序,并在Hadoop集群上作了相关的性能测试.测试结果表明Hadoop集群可以轻松突破单台服务器的性能极限,满足区域海量医学影像数据的快速存取和处理需求.

第二篇医学影像技术论文样文：光学分子影像技术在肝癌动物模型构建及诊疗中的应用研究

研究背景光学分子影像的概念首先由Weissleder于1999年提出(Weissleder R. Molecular imaging:exploring the next frontier[J]. Radiology,1999,212(3):609-14.),是指在分子水平上反映生物体生理、病理变化的特异性成像技术,能够提供以解剖结构为基础、以细胞水平为基准的疾病发生、发展的信息,故可作为疾病分期诊断的定位、定性、定量的可靠依据.相对于离体检测方法,其优势在于可对同一机体实现实时、无创、动态观察,同目前其它医学影像手段相比具有灵敏度高、易操作、无辐射、投入小等优点,由于其可以在细胞水平体现和鉴别活体内不同生理、病理过程,相对于之前的影像技术主要定位在形态和结构层面上认识疾病过程,分子影像技术着力于在生物化学和细胞内来揭示疾病的发生发展过程(Blow N. In vivo molecular imaging:the inside job[J]. Nature Methods,2009,6(6): 465-469.).随着计算机科学、分子生物学、生物工程学、临床医学等学科的不断进步和交叉给医学提供了大量精确量化的实验模型,大大促进了临床实践的发展,但仍有许多在体实验无法在真人身上进行,因此动物实验仍是研究疾病发病机理、临床表现等的重要方法,其可以较全面的了解相应的生理学和病理学信息,改善疾病尤其是恶性疾病的治疗方式,从而为开发新的诊疗技术提供有利保证.如前所述,小动物光学在体分子成像技术能在较短时间内提供生物组织内部细胞层面的高分辨率图像,并能跟踪病变组织的变化,进而从细胞水平和基因研究的角度获得疾病发生发展等生理学和病理学方面的详细资料,尤其是对恶性疾病如肿瘤等病变组织的活体成像研究,将大大推动人类对此类疾病的认识,有助于医疗工作者早日研究出治疗此类疾病的有效方法(Baker M. Whole-animal imaging:The whole picture[J]. Nature,2010,463(7283):977-980.).本论文第一部分借助中国科学院自动化研究所分子影像重点实验室所拥有的IVIS200分子影像成像系统(Xenogen精诺真公司),在光学分子影像技术辅助下构建了裸鼠肝癌皮下及原位模型,实现了无创、实时、连续、直观地观测裸鼠活体内肝癌肿瘤的生物学行为,为后续研究肝癌的致病机理、药物疗效评估和手术治疗方法等方面搭建了良好的前期动物模型平台.肝脏肿瘤性疾病常用影像学方法来评价治疗效果,如通过观察一定时间内肿瘤体积大小改变来观察疗效,而临床对疾病的影像学诊断是以人体的病理形态改变为基础,其远远落后于在分子、细胞水平的病变.光学分子影像技术可在分子水平层面对病变进行检测,而不单单是疾病终末期的解剖形态改变,如化疗只需观察治疗药物的作用靶点变化情况,药物作用过程中一些关键的分子标记变化情况,即可推断这种治疗方法有无产生效用.所以,光学分子影像技术可较常规影像手段更早地发现病变,并对病变进行定性分析,使得临床医生可以在疾病的发生、形成阶段就对其进行有效的干预,达到早期观察治疗效果的目的(Zhang Q, Du Y, Xue Z, et al. Comprehensive Evaluation of the Anti-Angiogenic and Anti-Neoplastic Effects of Endostar on Liver Cancer through Optical Molecular Imaging. PLoS One,2014,9(1):8555-9.).近年来,芹黄素因其被证明具有抗炎、清除自由基和抗癌的潜力已被广泛应用于抗肿瘤的研究中,它是天然存在的一种黄酮类化合物,具有潜在的抗肿瘤活性.多项研究表明,芹黄素对于结肠癌、胃癌、肺癌、子宫肉瘤等均具有明显的抑制作用(Shukla S, Gupta S. Apigenin:a promising molecule for cancer prevention. Pharm Res,2010, 27(6):962-78.).本论文第二部分我们利用已成功构建的裸鼠肝癌皮下及原位模型结合光学分子影像技术探讨和验证了芹黄素对肝癌的抑制作用,为发现新的肝癌治疗药物提供了有益的参考价值.小动物活体光学分子成像技术主要包括生物发光成像(Bioluminescence imaging, BLI)和荧光成像(Fluorescence imaging, FMI)两种方法,目前该技术主要用于观测药物代谢及靶向作用；基因的表达反应过程；标记示踪不同种类的干细胞；监测了解炎性反应过程；器官移植模型的监测；肿瘤原发、转移病灶的发现；抗肿瘤药物筛选；细菌病毒的繁殖生长及控制等.具体应用原理主要包括：(1)、利用荧光素本身在体内的特异性或非特异性分布,达到研究该荧光素在体内代谢过程的目的,本论文第三部分正是利用吲哚菁绿(indocyanine green, ICG)的荧光特性来监测其在肝脏代谢的过程；(2)、应用标记的荧光报告基团,研究被其标记的靶点在体内的分布和动态变化过程；(3)、使用不同种类的荧光素酶基因标记DNA或细胞,对基因靶点和表达所产生的生物反应过程予以监测,研究细胞及其以下水平的生物变化过程；(4)、应用与相关药物标记的荧光报告基团在体内的分布代谢情况,了解药物的疗效作用以及病变的转归等(Weissleder R, Pittet MJ. Imaging in the era of molecular oncology. Nature,2008, 452(7187):580-9.).本论文第三部分将新型的在体分子荧光成像技术与经典的ICG肝脏功能检测实验相结合,研究了多药耐药相关蛋白2 (multidrug resistance associated protein2, MRP2)对ICG在肝脏代谢的作用,证明了MRP2是ICG在肝脏排泄的通道之一,对于光学分子成像技术应用于肝脏生理和病理机制的研究提供了初步引导作用,相信该技术在肝脏病理生理学研究中将成为一项新的研究手段.在医学临床实践中,外科医生在手术过程中通常依据肿瘤组织的色泽、形态、质地以及术前影像学资料等进行判断并切除,所以切除的范围与外科医生的临床经验密切相关.如果能有一种方法可以在术中帮助外科医生客观的判断出肿瘤的边界和数目,那么势必将大大提高手术肿瘤切除率、降低肿瘤术后复发率、减少再次手术,从而减少医疗费用、加快病人康复进程.2013年《自然医学》杂志提出,术中精确获取肿瘤边界信息将为临床手术提供重要的价值,与术中凭借医生主观视觉检查和触诊的方法相比,借助术中光学分子影像学的方法可以有效客观的评价肿瘤及其残存病灶组织,实现精确诊疗的目的(Nguyen QT, Tsien RY. Fluorescence-guided surgery with live molecular navigation--a new cutting edge. NatRev Cancer,2013,13(9):653-62.).一般来说,术中影像学设备需要满足无辐射、高信背比的实时成像、操作方便简单等条件.目前,传统的临床诊断方法如CT、MRI、PET等设备因体积较大、操作复杂、成像时间长、不易搬动且有一定的辐射损害,均很难在术中实现有效的应用,所以需要进一步探索手术过程可以实时成像、操作方便、非侵入、无损害的成像设备.由中国科学院自动化研究所研制的光学分子影像手术导航系统(Surgical navigation system,SNS)基本满足了上述条件,相比目前其他的术中成像系统,SNS不仅具有操作简便的特性,确保较高信背比实时成像的同时,该系统还可以提供术中的实时解剖结构图像,这种高分辨率、高灵敏度和低噪声的图像为外科医生临床精确定位操作提供了重要保证.近年来,ICG由于具有产生近红外荧光的特点被发掘为乳腺癌前哨淋巴结活检的试剂,初步的研究结果显示皮内注射ICG通过荧光导向可以寻找到前哨淋巴结,与传统方法相比具有较高的检出率及较低的假阴性率(Chi C, Ye J, Ding H, et al. Use of Indocyanine Green for Detecting the Sentinel Lymph Node in Breast Cancer Patients:From Preclinical Evaluation to Clinical Validation. PLoS One,2013,8(12):8273-9.).本论文第四部分也是利用ICG近红外荧光特性探索了其在SNS引导下应用于肝脏肿瘤精准切除的可行性,围绕肝癌的原位瘤和皮下瘤开展了前期动物实验和后期初步临床验证,实验结果证明了SNS能够快速准确定位肝脏肿瘤位置,给出客观的肿瘤边界信息.根据动物实验统计结果,通过光学分子影像手术导航方法切除肿瘤的裸鼠,生存时间明显长于常规肉眼手术切除方法的裸鼠,这也说明这种精确治疗可以有效的提高生存率,改善预后效果,为以后的临床广泛应用打下基础,希望在不久的将来,基于光学分子影像的手术导航方法可以在肿瘤精确定位切除中得到广泛应用.一、光学分子影像技术辅助下肝癌动物模型的建立目的：1.借助光学分子影像技术构建裸鼠皮下和原位移植性肝癌动物模型.2.为后续肝癌药物疗效评估和诊疗搭建前期动物模型平台.方法：1.HepG2-fLuc和HepG2-GFP标记的肝癌细胞裸鼠皮下肝癌模型的建立取20只4-6周雄性BALB/c裸鼠,分别抽取含1.0×,107/mlHepG2-fLuc和HepG2-GFP细胞悬液接种于裸鼠腋部皮下,HepG2-fLuc细胞接种于左腋下,HepG2-GFP细胞接种于右腋下,各10只,建立裸鼠皮下移植性肝癌模型.2.HepG2-fLuc标记的肝癌细胞裸鼠原位肝癌模型的建立无菌条件下麻醉裸鼠,经右侧肋缘下1cm斜切口开腹显露肝脏,沿肝脏被膜下进针,缓慢推入含1.0×,107/ml HepG2-fLuc细胞悬液,逐层关腹,同样方法建立10只原位模型.3.以上两种裸鼠肝癌模型在肿瘤细胞接种完成后,借助IVIS 200分子影像系统每日观察裸鼠的出瘤及远处转移情况并测量荧光强度、进行三维重建测量肿瘤体积等、绘制体积/荧光/时间增长曲线、统计成瘤率、记录荷瘤裸鼠生存时间.荷瘤裸鼠死亡后,剥离瘤块进行病理学检查.4.统计学处理对于连续变量采用均数±,标准差(mean±,SD)表示,对肿瘤体积和荧光强度随时间增长情况进行一般性统计描述,对于肿瘤体积大小和荧光强度变化双变量进行Pearson相关性分析,P<,0.05认为差异具有统计学意义.采用IBMSPSS19.0统计学软件进行数据分析,Prism5.0软件绘制图表.结果：1.二维定量分析结果使用工具栏中的感兴趣区域(region of interest,ROI)定量分析工具条对荧光信号进行圈选定量,定量数据出现在ROI上方,信号的强弱以图中的假色条表示,蓝色表示信号弱,红色表示信号强,假色条上均有数值标尺,下方显示定量单位及数值上下限.2.三维重建结果三维可视化模型分别从冠状面、矢状面和水平面再现了裸鼠各脏器结构,且可以任意角度旋转放大透明化,并可以显示肿瘤位置和定量测量肿瘤体积,便于观察.3.裸鼠成瘤情况皮下肿瘤模型组,20只裸鼠全部成瘤,成瘤率100%,均没有发现远处转移病灶；原位肿瘤模型组,在开腹肿瘤细胞种植过程中,3只裸鼠由于麻醉过度死亡(另追加3只裸鼠补齐),其中9只裸鼠全部成瘤,成瘤率90%,3只发现远处脏器转移病灶,4只出现腹腔转移病灶,肿瘤转移率70%,全部裸鼠瘤细胞接种后均未出现感染等并发症.4.生物荧光成像(Bioluminescence imaging, BLI)和自发荧光成像(Fluorescence imaging, FMI)增长情况为了监测皮下和原位HepG2-fluc-GFP肿瘤的进展,全部裸鼠在肿瘤细胞接种后12h即开始进行BLI和FMI图像数据采集.可以看出,无论皮下肿瘤还是原位肿瘤,体积和荧光强度均随着时间推移不断增长,一般来说,在接种后的前4天是肿瘤细胞适应体内环境的过程,在10天以后增长明显加快,定量的生物荧光强度和激发荧光强度分析结果也验证了这一结论.在肿瘤生长的前3周,荷瘤鼠体重随之逐渐生长,裸鼠活跃,肿瘤对其影响较小；随着肿瘤体积的增大,荷瘤鼠体重逐渐减少且活动不便,反映了肿瘤体积增大对裸鼠心、肝、肺等脏器的竞争抑制作用.5.肿瘤体积、生物荧光强度值和激发荧光强度值相关性分析(1) HepG2-fluc皮下肿瘤体积和荧光强度Pearson相关系数大小为0.998,说明HepG2-fluc皮下肿瘤体积和荧光强度为正相关,即体积越大,荧光强度值越高,对相关系数双侧检验的P等于0.000,说明该相关系数具有统计学意义.(2) HepG2-GFP皮下肿瘤体积和荧光强度Pearson相关系数大小为0.998,说明HepG2-GFP皮下肿瘤体积和荧光强度为正相关,即体积越大,荧光强度值越高,对相关系数双侧检验的P等于0.000,说明该相关系数具有统计学意义.(3) HepG2-fluc原位肿瘤体积增长和相应生物荧光强度的Pearson相关系数大小为0.954,说明HepG2-fluc原位肿瘤体积和荧光强度为正相关,即体积越大,荧光强度值越高,对相关系数双侧检验的P等于0.000,说明该相关系数具有统计学意义.(4)个别肿瘤在生长到一定程度后,由于内部血供不足,呈现局部坏死病灶,结缔组织将瘤体分为多个小的肿瘤灶.肿瘤病灶的*坏死将导致肿瘤体积测量大小跟荧光强度的采集出现不一致的结果,而肿瘤生物荧光的强度和激发荧光的强度均反映了肿瘤内活细胞的数量,故两者也呈现一定的相关性,但实验数据采集过程中我们发现,BLI成像的灵敏度明显高于FMI的成像灵敏度,在肿瘤接种早期,生物荧光相对激发荧光更能够精确地反映肿瘤细胞的生长状态.结论：1.裸鼠皮下和原位移植性肝癌模型具有操作简便、成瘤率高、肿瘤生长周期短、易于控制等优点,是研究肝癌生物学行为和筛选抗癌药物及诊疗方式的理想模型.2.肿瘤生物荧光强度和激发荧光强度和肿瘤体积均呈现高度相关性,可反映肿瘤内活细胞数量.3.光学分子影像技术可以实现无创、实时、动态、连续、直观地观测裸鼠活体内肝癌肿瘤的生物学行为.二、光学分子影像技术辅助下芹黄素对肝癌抑制作用的研究目的：1.光学分子影像技术辅助下研究芹黄素对肝癌的抑制作用,以期为发现新的肝癌治疗药物提供有益的参考.2.探索验证光学分子影像技术在观察药物抗肝癌疗效中的应用价值.方法：1.肝癌皮下肿瘤抑制实验将20只Balb/c裸鼠随机分为2组：对照组(生理盐水组)和实验组(芹黄素组),每组各10只,按照本论文第一部分介绍方法分别用HepG2-fLuc和HepG2-GFP标记的肝癌细胞悬液接种到裸鼠上肢左腋窝和右腋窝处建立肝癌皮下肿瘤模型.2.肝癌原位肿瘤抑制实验将20只Balb/c裸鼠随机分为2组：对照组(生理盐水组)和实验组(芹黄素组),每组各10只,按照本论文第一部分介绍方法分别用HepG2-fLuc标记的肝癌细胞悬液接种到肝脏包膜下建立肝癌原位肿瘤模型.3.给药方法待皮下和原位肝癌移植模型成功建立后开始根据各实验分组情况给予相应的不同药物处理：(1)对照组：每3天腹腔注射等容量的无菌生理盐水,共7次；(2)实验组：芹黄素50mg/kg,腹腔注射,每3天注射1次,共7次.4.各组比较和检测指标每天观察裸鼠的体重、精神状态、饮食情况、活动规律及排便等一般情况观察.IVIS 200分子影像系统测量肿瘤荧光强度变化,三维重建测量肿瘤体积变化,并绘制比较各组肝癌移植瘤体积和荧光强度增长曲线.5.动物处置与标本获取待全荷瘤鼠死亡后,剥离瘤体,观察大体形态并称取瘤重,将各个瘤组织分成两部分,一部分固定包埋后做病理检查,余下的瘤组织放一80℃冻存.6.统计学处理：连续变量采用均数±,标准差(mean±,SD)表示,组间整体比较采用重复测量资料的方差分析,单独时间点比较采用独立样本t检验.用Kaplan-Meier法绘制荷瘤裸鼠生存时间并用log rank检验比较.数据分析采用IBM SPSS 19.0软件分析,P<,0.05认为差异有统计学意义,Prism5.0软件绘制图表.结果：1.裸鼠一般情况20只皮下肿瘤裸鼠接种肝癌细胞10天左右,出现粟粒大小的类圆形结节,高出皮肤表面,质韧,可活动,以后结节逐渐增大,移植成功率为100%.20只原位肿瘤裸鼠接种肿瘤细胞时术中死亡4只,由相应数量裸鼠补齐.皮下和原位肿瘤在接种后20天内,肿瘤增长速度较缓慢,裸鼠精神良好,反应敏捷,饮食、大小便及活动正常,皮肤颜色如常,移植瘤组织未见破溃：在接种之后的第21到30天期间,肿瘤增长速度开始加快,裸鼠的精神状态较之前开始变得萎靡不振、活动减少、反应迟钝、消瘦等；从第30天以后,肿瘤增长的速度更加迅速,以对照组肿瘤增长速度最快,裸鼠变得愈加萎靡不振,基本上不活动,饮食和饮水量急剧减少,身体变得愈加消瘦.2.芹黄素抗肝癌肿瘤作用(1)裸鼠肝癌皮下肿瘤实验待肝癌移植模型成功建立后按分组情况开始给药,治疗开始后每天测量移植瘤体积及相应荧光强度值,并绘制移植瘤体积和荧光强度增长曲线.绘制荷瘤裸鼠成瘤20天后实验组和对照组两组肿瘤(包括HepG2等于fLuc和HepG2-GFP两种细胞标记的皮下肿瘤模型)各时间点肿瘤体积和荧光强度增长曲线可以得出,BLI和FMI信号强度值在各时间点实验组显著低于对照组,并且始终保持这种抑制状态.在肿瘤接种后第45天抑制作用最为显著,芹黄素在瘤重、肿瘤体积及荧光强度方面均表现出对裸鼠皮下肿瘤的抑制作用.裸鼠死亡后,剥离瘤体,观察其大体形态可见：肿瘤呈结节状,包膜完整,血供丰富,切面呈灰白色和少量出血坏死灶,无周围组织浸润.①.组间整体比较：A.在BLI皮下肿瘤体积方面,可以看出实验组分别在第20d、25d、30d、35d、40d、45d 6个时间点均低于对照组,对两组各时间点荧光值进行重复测量资料的方差分析,组间因素的比较,即实验组与对照组相比,F等于579.544,P等于0.000,两组差异有统计学意义.B.在BLI皮下肿瘤荧光强度方面,可以看出实验组分别在第20d、25d、30d、35d、40d、45d6个时间点均低于对照组,对两组各时间点荧光值进行重复测量资料的方差分析,组间因素的比较,即实验组与对照组相比,F等于293.045,P等于0.000,两组差异有统计学意义.C.在FMI皮下肿瘤体积方面,可以看出实验组分别在第20d.25d.30d.35d.40d、45d 6个时间点均低于对照组,对两组各时间点荧光值进行重复测量资料的方差分析,组间因素的比较,即实验组与对照组相比,F等于109.346,P等于0.000,两组差异有统计学意义.D.在FMI皮下肿瘤荧光强度方面,可以看出实验组分别在第20d、25d、30d、35d、40d、45d 6个时间点均低于对照组,对两组各时间点荧光值进行重复测量资料的方差分析,组间因素的比较,即实验组与对照组相比,F等于422.243,P等于0.000,两组差异有统计学意义.②.单独时间点比较：A.在HepG2一fLuc标记的皮下肿瘤模型中,实验组和对照组在肿瘤细胞接种后第45天时肿瘤瘤重、肿瘤体积和BLI荧光强度比较,实验组在肿瘤瘤重(0.519±,0.076g vs 0.859±,0.114g,t等于7.862,P等于0.000).肿瘤体积(400.80±,37.154mm3vs 624.30±,39.797mm3,t等于12.981,P等于0.000)和BLI荧光强度(4543000.00±,401221.745 photons/cm2 vs 6994000.00±,395592.383 photons/cm2,,f等于13.756,P等于0.000)方面均显著低于对照组,两组差异均有统计学意义.B.在HepG2-GFP标记的皮下肿瘤模型中,实验组和对照组在肿瘤细胞接种后第45天时肿瘤瘤重、肿瘤体积和FMI荧光强度比较,实验组在肿瘤瘤重(0.447±,0.939g vs 0.756±,0.117g,t等于7.779,P等于0.000)、肿瘤体积(373.50±,31.160mm3 vs 564.20±,42.512mm3,t等于11.441,p等于0.000)和FMI荧光强度(3.51×,109±,2.456×,108 photons/cm2 vs 4.47×,109±,1.677×,108 photons/cm2,t等于10.206,P等于0.000)方面均显著低于对照组,两组差异均有统计学意义.C.而在体重方面实验组和对照组两组差异无统计学意义(19.700±,2.540g vs19.830±,2.239g,t等于0.121,P等于0.905).(2)裸鼠肝癌原位肿瘤实验：①.组间整体比较：肿瘤成瘤5天后各时间点实验组和对照组两组原位肿瘤体积和BLI荧光强度增长曲线A.在原位肿瘤体积方面,可以看出实验组在各时间点均低于对照组,对两组各时间点荧光值进行重复测量资料的方差分析,组间因素的比较,即实验组与对照组相比,F等于293.045,P等于0.000,两组差异有统计学意义.B.在BLI荧光强度方面,可以看出实验组在各时间点均低于对照组,对两组各时间点荧光值进行重复测量资料的方差分析,组间因素的比较,即实验组与对照组相比,F等于1342.145,P等于0.000,两组差异有统计学意义.以上均说明芹黄素对肝癌具有明显的抑制作用.②.单独时间点比较：A.实验组和对照组在肿瘤细胞接种后第5天时肿瘤体积、荧光强度比较,实验组在肿瘤体积(29.10±,5.405 mm3 vs 30.20±,6.663mm3,,t等于0.405,P等于0.690)和荧光强度(349500.00±,10394.977 photons/cm2 vs 349700.00±,16193.620 photonS/cm2,t等于0.033,p等于0.974)方面两组差异无统计学意义.B.实验组和对照组在肿瘤细胞接种后第35天时肿瘤体积、荧光强度及裸鼠体重变化比较,实验组在肿瘤体积(161.80±,16.212 mm3 vs 328.90±, 9.949mm3.t等于27.779,P等于0.000)和荧光强度(865600.00±,21613.782 photons/cm2 vs 1249000.00±,5384l.331 photons/cm2,t等于20.897,P等于0.000)方面均显著低于对照组,而在体重方面(22.800±,2.732g vs 18.740±,1.585g,t等于-4.065,P等于0.001)实验组高于对照组,两组差异有统计学意义.结论：1.芹黄素对肝癌具有明显的抑制作用,为肝癌的综合治疗提供了新方案.2.光学分子影像技术能直接快速的测量肝癌肿瘤模型中肿瘤的生长、转移以及对药物的反应,在对药物的筛选和评价中具有重要应用价值.三、光学分子影像技术辅助下MRP2在ICG肝脏代谢中的作用研究目的：1.借助光学分子影像技术明确MRP2在ICG肝脏代谢中的作用.2.探索验证光学分子影像技术在肝脏病理生理学机制研究中的应用价值.方法：1.主要实验试剂注射用吲哚菁绿(ICG)和MRP2抑制剂MK-571.2.主要实验仪器IVIS 200非侵入式定量分子影像系统3.实验对象和分组取20只4-8周健康BALB/c小白鼠随机分为2组：对照组A组：ICG+生理盐水；实验组B组：ICG+MK-571,每组10只.4.动物活体成像记录方法小白鼠麻醉后,俯卧平放于IVIS分子影像系统的记录暗箱中.首先扫描并拍摄药物注射前动物活体成像图1张,实验组实验前1h行MK-571腹腔注射(注射剂量4mg/kg),然后进行ICG (0.5mg/kg)尾静脉注射,对照组注射等量的生理盐水和ICG,此后每10min进行一次小鼠荧光成像扫描并记录一张动物体内ICG荧光图像,分析ICG在肝脏的分布、代谢过程,连续观察90min并绘制代谢曲线图,分析动物体内荧光分布的改变和MRP2对ICG代谢的影响,并与对照组比较.为了研究ICG在小白鼠体内实验最佳注射剂量,预实验我们另用15只健康BALB/c小白鼠随机分为3组,每组5只,分别用三种不同ICG注射剂量(0.1mg/kg, 0.5mg/kg, 1.0mg/kg),在注射后第5min、10in、20min、40min、 60min、80min6个时间点分别测量ICG荧光强度值变化并绘制代谢曲线图,结果证实0.5 mg/kg为小白鼠体内实验最佳注射剂量.5.ICG肝脏内荧光发光强度的定量化分析采用Living Image() Software 4.0 for IVIS() Spectrum软件对各组各时间点的ICG肝脏荧光分布进行量化分析,了解各组各时间点肝脏ICG荧光分布的部位、范围和强度；用图像分析中的圆形区域即工具栏中的感兴趣区域(region of interest, ROI)选择程序提取各组肝脏区域荧光均值.分别计算各组各时间点肝脏荧光强度均值.6.统计学处理用IBM SPSS 19.0统计软件对两组各时间点荧光值进行重复测量资料的方差分析,结果以均数±,标准差(mean±,SD)表示,P<,0.05认为差异有统计学意义,Prism5.0软件绘制图表.结果：1.肝脏活体荧光成像图显示ICG注射即刻小鼠肝脏就有团状聚集的荧光显示,10min后达到最高值,注射后20-30min时,荧光强度一直保持在较高水平,到80min时,荧光已减至较弱的水平.整个观察过程与已知的ICG在肝脏代谢活动基本同步,说明应用在体荧光成像技术研究MRP2在ICG肝脏代谢中的作用是可行和可靠的方法.2.MRP2对ICG在肝脏代谢的影响在10min时,ICG荧光实验组即显示出比对照组增强的趋势,此趋势一直延续到观察结束.对两组各时间点荧光强度值进行重复测量资料的方差分析,组间因素的比较,即实验组与对照组相比,F等于129.051,P等于0.000,两组差异有统计学意义,结果说明,MRP2抑制剂MK-571显著延缓了ICG在肝脏的代谢时间,使荧光发光在肝脏持续时间延长.结论：1.MRP2抑制剂MK-571延缓了ICG在肝脏的代谢时间,说明MRP2是ICG在肝脏代谢的通道之一.2.小动物在体分子成像技术可以连续、实时、无损伤的对ICG在肝内代谢过程进行显示.四、光学分子影像技术在确定肝脏肿瘤位置及边界中的应用研究目的：借助光学分子影像手术导航系统进行前期动物实验及初步临床验证,以期利用该方法达到在术中快速、准确、客观的定位肝脏肿瘤及转移病灶组织的边界及判断肿瘤切除后断面有无残留病灶,达到精准、完整切除肿瘤的目的.(一)前期动物实验方法：1.主要实验试剂注射用吲哚菁绿(indocyanine green, ICG).2.主要实验仪器IVIS 200非侵入式定量分子影像系统光学分子影像手术导航系统(Surgical navigation system, SNS)3.实验对象和分组将30只Balb/c裸鼠分别用HepG2-fLuc标记的细胞接种到上肢左腋窝后随机分为2组：对照组(常规手术组)和实验组(SNS引导手术组),每组各15只.4.实验方法手术导航方法与常规方法对比切除裸鼠皮下肿瘤待肿瘤细胞接种裸鼠成瘤第45天后,将SNS摆设于裸鼠手术台前,固定好后设置固定参数,将近红外激发光源固定于离裸鼠手术台面约10cm距离,荷瘤裸鼠麻醉后,仰卧位固定,调整SNS系统,确保裸肿瘤区域在成像系统可拍摄的范围内,消毒,铺巾,用1ml注射器接头皮针(以确保容易控制ICG的注射剂量)抽取ICG0.2ml尾静脉注射,实时采集荧光及可见光图像,可以在显示器上观察到肿瘤显像,医生在图像的引导下,精确定位肿瘤位置及边界,显示为高荧光强度结节影判定为肿瘤,常规切开皮肤、皮下组织,切取高荧光强度结节(即肿瘤),术后缝合皮肤及皮下组织.整个手术过程中手动采集图像(术前、术中及术后),术后用Living Image() Software 4.0 for IVIS() Spectrum软件分析及处理实验图片.在常规手术组中,由同一位医生凭借经验切除裸鼠的皮下肿瘤,在肿瘤切除以后,通过腹腔注射荧光底物,观察是否有肿瘤残余.统计两组裸鼠术后肿瘤残余率和生存时间.5.组织病理验证将切下的肿瘤组织利用冰冻切片包埋剂(optimum cutting temperature OCT)进行包埋和连续切片,然后将组织切片用苏木精和伊红(H&,E)染色法进行染色固定.6.统计学分析连续变量采用均数±,标准差(mean±,SD)表示,对于计数资料,组间比较采用x2检验或Fisher',s精确检验统计分析.用Kaplan-Meier法绘制荷瘤鼠术后生存曲线并用log rank检验比较两组生存时间.数据分析采用IBM SPSS 19.0软件分析,P<,0.05认为差异有统计学意义,Prism5.0软件绘制图表.结果：SNS手术导航组在肿瘤残余率(6.7% vs.46.7%,p等于0.035)方面显著少于常规手术组,常规手术组裸鼠的生存天数最小值为19天,最大值为48天,生存均值为36天,生存中位数为38天,手术导航组裸鼠的生存天数最小值为43天,最大值为68天,生存均值为54天,生存中位数为54天,生存时间明显长于常规肉眼手术切除方法的裸鼠,两组比较差异有统计学意义(p等于0.000),这也说明这种精确治疗可以有效的提高生存率,改善预后效果.(二)初步临床验证方法：1.研究对象选择对象为在南方医科大学珠江医院肝胆一科住院待手术病人.(1)入选标准：①术前影像学检查结合肿瘤指标诊断为肝脏肿瘤占位性疾病,具有明确的手术切除指征或手术探查指征.②综合评估后可耐受手术者；③签署知情同意书.(2)排除标准：①试刑“吲哚菁绿”皮试阳性.②有明确的手术、麻醉禁忌.③无人身自由及独立民事行为能力者.(3)剔除标准：①出现严重过敏反应者.②出现持续性过敏反应者.③受试者要求退出临床试验者.④研究者认为不宜继续参加本临床试验者.2、*学要求遵循赫尔辛基宣言和中国有关临床试验研究规范、法规进行.在试验开始之前,已通过本实验研究单位南方医科大学珠江医院*委员会批准认定.3.实验方法本研究采光学分子影像手术导航系统引导下的ICG对肝脏肿瘤患者进行肿瘤切除手术,将切除的病灶行病理检查,探讨其在肝脏肿瘤边界界定及发现残余病灶中的临床应用价值.4.实验流程①ICG的静脉注射剂量为0.5mg/kg.②ICG静脉注射的时间平均为手术前1天.③ICG注射到术中开始检测荧光间的时间窗口对无明确肝硬化表现患者为24小时；对于可能存在肝硬化的患者为24-48小时.原因是肝功能不良时,肝脏组织对ICG的排泄也会减慢,这就需要相应的延长窗口期.④术中侦测：检测设备在距离手术野60cm处进行侦测,不会污染手术野.5.安全性评价试验中密切观察不良事件观察并评价,对临床出现的不良反应,需随访至症状消失.结果：自2014年12月到2015年3月,共5例病人在我院实施了在光学分子影像手术导航系统引导下的肝脏肿瘤切除术,其中3例为肝细胞癌,1例为转移性肝癌,1例为局灶增生性结节.所有受试者在提供书面知情同意后,医生对实验流程进行充分解释.所有患者术前均行腹部超声和增强CT检查及皮下ICG

第三篇医学影像技术论文范文模板：图像融合技术建立颞下颌关节有限元模型的生物力学分析研究

颞下颌关节（Temporomandibular joint TMJ）是人体最为复杂、解剖结构细致的滑膜关节,左右各一,双侧联合运动,构成统一的结构功能单位体,不仅共同完成咀嚼、吞咽等,而且同时还完成言语、表情等复杂功能性活动[1].牙颌系统作为是人体的暴露部位,极易遭到损伤,而且TMJ为人体最常使用的关节,颞下颌关节紊乱病的发病较高.因此对于颞下颌关节的研究对牙颌系统研究中具有重要的临床意义.颞下颌关节所承载负荷一直以来是口腔医学与力学所共同关注的生物力学研究中的重点与难点.由于口腔颌面部解剖结构的复杂性,传统的各项实验研究方法比较繁复,费时、费力而且大多不能再次重复实现.随着数学物理学研究方法、空间结构几何学、科学计算机技术在牙颌系统中广泛应用,出现了很多更有效、更准确的新方法,其中有限元建模与分析法就是以上两者相互结合的代表产物.有限元方法在口腔牙颌系统生物力学中的成熟应用,建立准确、开放性强及快速的有限元模型与医学影像学技术的迅速发展是离不开的,而且此方法已成为口腔牙颌系统建模中的必然趋势.而颞下颌关节作为口腔牙颌系统最为复杂而且细致的组织结构,应用有限元法对其进行生物力学分析研究时,对模型的几何相似度和力学相似度提出更高的要求.本研究应用薄层螺旋CT扫描技术和MRI技术获取拥有全牙列的下颌骨的影像信息,并将获取图像进行不同图像融合,同时结合大型科学计算软件——有限元软件,对薄层断层的不同影像资料进行分析处理.建立了较为精确、应用方面较为广泛的拥有全牙列的下颌骨及颞下颌关节整体的三维有限元模型.初次进行CT影像和MRI影像的图像融合,使用大型科学计算软件进行各类图片资料的的识别,并将所获取数据输入至三维有限元软件,提高了有限元建模效率,适合于口腔医学专业技术人员对有限元模型的预处理,建立颞下颌关节整体的三维有限元模型.图像融合技术的应用使得关节窝、关节盘和髁状突的解剖结构显影更为清楚,从而使颞下颌关节整体有限元模型的建立更为精确、可行.在所建立的颞下颌关节有限元模型上模拟紧咬和侧方等功能性下颌运动,在不同功能运动时分别进行生物力学的有限元分析,获取应力分布数值,确定口腔颌面外科术中颞下颌关节正常位置,为功能状态下颞下颌关节和下颌骨损伤后的力学分析模拟奠定了基础.同时对部分颞下颌关节盘穿孔及前移位的病例进行局部建模分析.

目的：利用螺旋CT和MRI扫描图像,探讨利用图像融合技术对颞下颌关节（TMJ）整体软、硬组织进行三维重建的方法,为TMJ的生物力学研究及其临床分析提供依据,探索新的、更有效的构建三维有限元模型的精确方法.创建拥有全牙列的正常人颞下颌关节有限元模型,为颞下颌关节结构和功能研究的精细化提供较科学的、理想的数字化分析工具及分析基础.在所建立的颞下颌关节有限元模型上模拟紧咬状态和侧方等功能运动,在不同功能运动时分别进行局部生物力学和整体生物力学的有限元分析,获取应力分布数值,确定颌面外科术中颞下颌关节正常位置,为髁状突骨折、正颌外科手术、颞下颌关节置换等提供强有力的、说服性强的科学依据.建立包括颞下颌关节的人头颅整体的数字化模型,为口腔颌面部手术及损伤修复提供新途径,搭建数字化分析为基础的技术平台.方法：1）应用不同影像技术获取颞下颌关节三维图像信息的实验研究：①颞下颌关节的螺旋CT扫描与三维重建选择1例正常发育、面部骨性结构无异常,无明显错合畸形的正常个体1名,对该个体的颞下颌关节及颏部进行标记,同时对双侧颞下颌关节、下颌骨、部分上颌骨和颅骨进行三维螺旋CT扫描,以为0.625mm/0.625mm扫描层厚/层距,获取头面部断层整体数据,扫描后结果以DICOM格式存储.将CT扫描获得的医学信息资料直接输入至MIMICS12.0软件中.首先选择自TMJ关节窝顶上方3mm到下颌骨最下缘和下颌角所在的断层为建模范围,将这些层面影像导入到MIMICS软件中,以交互式方式读入DICOM格式的CT数据,将编辑和分割工具可以使用户处理数据,以选择关节盘、韧带、骨骼等组织.根据螺旋CT扫描的关键参数,选择合理的颅颌面部软、硬组织所对应的灰度阈值范围,直接进行影像文件资料的识别与转化,并以三维方式显示.选择模块优化部分,选择光顺处理图标的优化功能将完成模块的自动修复和优化；②颞下颌关节的MRI扫描及三维重建将对同一个体进行双侧颞下颌关节整体区以扫描平面分别为垂直于髁突长轴,进行斜矢状向扫描,层厚1.5mm,无间隔扫描方式进行MRI扫描,获取双侧TMJ断层影像数据.将MRI扫描获得的医学信息资料直接导入MIMICS12.0软件中.定义三维空间平面,利用阈值分割及区域增长和人工修补3种方式进行图像分割.所需的组织提取后,再利用Mimics3D Matic功能生成三维模型,将重建完成后的三维模型以三角形网格文件格式STL格式文件输出并保存.颞下颌关节CT及MRI数据的图像融合分别在已完成的三维重建下颌骨（包括骨表面与骨容积）、颞骨（双侧节窝部分）、下颌牙列和关节的盘模型数据中,读取各相对区域的球状标志物,进行分割寻找其重心及空间结构和位置关系.基于11标志点的对应关系进行配准.基本确定髁突和关节窝的相对于颞下颌节盘空间三维位置.最后根据TMJ整体软、硬组织解剖位置的匹配关系进行精细调整,完成TMJ整体的三维图像融合.最终以可直接被有限元分析软件所应用的三角形网格文件格式STL文件格式保存处理.2）颞下颌关节有限元模型的建立研究在螺旋CT扫描和重建结果的基础上,对已构建的以颞下颌关节主体区域的三维几何模型进行手工划分的方式构建网格划分处理.设定颅颌面骨软、硬组织表面和其边界条件,对骨组织、关节盘及关节韧带等组织均采用三维几何四面体（三角面片）的形式进行网格划分,建立正常个体颞下颌关节整体的三维有限元模型.3）颞下颌关节有限元模型运动功能的有限元分析研究在颞下颌关节整体有限元模型构建中,上颌骨上方作固定约束控制、约束控制正中矢状剖面区域的所有节点及颞骨关节窝顶部区域所有节点的自由度,限制模型的整体移位变化.应用有限元软件包ANSYS系统,对牙尖交错紧咬合时及侧方功能运动进行模拟分析研究.对该功能性运动下颞下颌关节盘移动的特点及应力分布情况进行分析,确定功能运动下关节盘的形变及其规律.同时,对部分颞下颌关节盘穿孔的病例和颞下颌关节盘前移位的病例进行局部建模和分析.结果：1）应用不同影像技术获取颞下颌关节三维图像信息的实验研究：①颞下颌关节的螺旋CT扫描与三维重建三维螺旋CT分辨率由于高于单一空间,能确保多空间高分辨率,在头面部组织结构三维重建领域中具有独特的优越性.本研究对正常个体的双侧颞下颌关节、下颌骨、部分上颌骨和颅骨进行扫描,共获取了465个CT扫描断层.MIMICS12.0（交互式医学图像控制系统）是可以显示和分割图像,对图像进行渲染、栅格化及三维重建的交互式图像工具软件系统.它能完成复杂曲面结构的重建,本研究对获取的465个扫描断层进行三维重建,获得了包括双侧颞下颌关节、下颌骨、部分上颌骨和颅骨的三维几何模型,并对三维几何模型进行优化及升级,优化后的模型文件以三角形网格文件格式,即STL格式保存,可直接被有限元软件系统所应用,并进行有限元建模和一系列的有限元分析处理；②颞下颌关节的MRI扫描及三维重建MRI扫描同样具有极高的空间分辨率,尤其是对软组织（本研究中为关节盘）的分辨具有独特优势.本研究对同一个体的头颅和双侧颞下颌关节区进行冠状和斜矢状向扫描,层共获取双侧TMJ扫描断层影像406.对获取的406个MRI扫描断层,通过MIMICS12.0软件进行重建,获得了正常个体的颞下颌关节关节盘,关节韧带的三维几何模型,完成了正常人颞下颌关节整体软组织影像的三维重现、重建及优化处理；③颞下颌关节CT及MRI数据的图像融合本研究在完成的三维重建下颌骨（包括骨表面和骨容积）、颞骨（双侧关节窝部分）、下颌牙列和关节盘模型数据中,读取相对区域的球状标志物,进行分割寻找其重心及空间结构和位置关系.基于11标志点的对应关系进行配准.基本确定髁突和关节窝的相对于颞下颌节盘空间三维位置.根据TMJ软、硬组织解剖位置的匹配关系进行细致化调整,完成TMJ的三维图像融合.采取人工介入选择特征点的交互式轮廓提取方式与自动提取轮廓分别构建软硬组织三维几何模型,同时对构建的三维几何模型进行优化处理,最后可以三角形网格文件格式,即直接被有限元软件所应用的三角形网格文件格式STL文件格式保存.2）颞下颌关节三有限元模型的建立研究采用手工划分网格的方式对获取的医学信息建立网格结构,其中网格结构单元为四面体（三角面片）.本研究最终获得的正常个体颞下颌关节整体的网格由55710个单元和26493个节点所组成；在获取的整体网格基础上,正常人头面部软组织有限元模型由有限元软件ANSYS中构建并获取的有限元模型由69902个单元和33589个节点所组成.该模型在一定程度上反映了颞下颌关节的生物力学性能（各向异性及关节盘的弹性及双相特性）,具有真实性、有效性,为进一步进行颞下颌关节整体有限元模型的生物力学分析创造了条件和基础.建模过程需要大量人工手工网格划分及数学计算过程,耗时较长,需要大量工作来保证精确性.3）颞下颌关节有限元模型功能运动下的有限元分析研究下颌侧方运动时,同侧关节盘（工作侧）与对侧关节盘（非工作侧）的应力分布有所不同.同侧关节盘承担的较高应力,该应力位于关节盘的后带及关节盘的侧方部.由于颞下颌关节关节盘压迫颞骨下壁,同侧关节盘-髁状突复合体的侧方附着带处于扭曲状态,因而此区域也是最易受损或穿孔的区域.髁突向上、后、内侧移动,关节盘在与髁突一同向后、向上运动的同时,在髁突表面相对髁突做向前的转动是牙尖交错位紧咬时髁突与关节盘的特点；同时关节盘的应力值明显小于髁突表面的应力值,而且关节盘内表面的应力与关节盘外表面的应力分布相似,关节内力通过髁突、关节盘和关节窝相互间的接触关系以及关节盘的缓冲作用下得以传递和分散.结论：本实验应用螺旋CT和MRI扫描图像,利用图像融合技术对颞下颌关节整体软、硬组织进行三维图像的重建,获取了新的,更有效的构建三维有限元模型的精确方法；创建了包括全牙列的正常人颞下颌关节整体有限元模型,为颞下颌关节的研究提供了理想的数字化分析工具.并在其基础上模拟了颞下颌关节牙尖交错咬合和侧方等功能运动,同时在不同功能运动时进行了有限元分析处理,获取应力分布数值,为髁状突骨折、正颌外科手术、颞下颌关节盘手术、颞下颌关节置换等提供了可信度较高的科学依据.研究结果表明：1）本研究不仅介绍了一个颞下颌关节有限元模型建立的完整方案,同时着重于不同功能性运动位,颞下颌关节整体有限元模型的建立,模拟了不同颞下颌关节功能性运动,为颞下颌关节动态性研究提供了科学依据；2）本研究提出了两种高精度影像数据的图像融合在构建有限元模型中的优势,不同图像融合技术使得髁状突、关节盘和关节窝的解剖结构显像更为清晰,从而使颞下颌关节整体区有限元模型的建立更为精准.该模型的建立为后期进行功能状态下颞下颌关节和下颌骨损伤的力学分析模拟奠定了基础；3）这项技术在所建立的模型上模拟颞下颌关节牙间交错咬合和侧方等功能运动,在不同功能性运动时分别进行有限元分析研究,获取应力分布数值,确定功能颌面外科术中颞下颌关节正常位置,为髁状突骨折、正颌外科手术、

第四篇医学影像技术论文范例：多模态医学影像配准与融合技术的研究

在医学领域中,由于医学图像仪器的成像机理及应用环境的不同,使得不同模态的医学图像从不同角度反映人体信息,仅从单一源图像是无法对病人进行全面诊断.图像配准和融合能将多模态的图像信息融合成一幅新的影像,使各种成像设备在信息表达上达到优势互补的目的.目前医学图像融合技术还处于起步阶段,仍有许多问题值得探索和研究.因此,本文针对多模态医学图像的融合方法及配准算法方面展开研究,提出了一系列新算法.

(1)针对传统互信息配准方法配准过程耗时长,以及存在一定程度的误配准现象,有效地将基于互信息的图像配准方法与基于特征的图像配准算法相结合,提出了一种基于边缘特征点的互信息配准方法.这种新的配准方法大大提高了配准速度,同时为了兼顾精度,减少配准过程中的误配准现象,采用了归一化互信息和改进的鲍威尔算法进行优化搜索,故比传统的互信息图像配准方法更稳健、更精确.

(2)根据多模态医学影像的特点,提出了一种基于可分离小波变换的注重边缘保护的医学图像融合方法.此融合方法不需要根据人为经验设置阈值,具有较强的泛化能力.同时,由算法获得的融合图像能够有效地反映图像中的轮廓细节信息,具有较强的视觉表现能力.

(3)针对可分离小波图像融合过程中存在部分边缘丢失和纹理信息模糊的问题,提出了基于不可分离小波变换的医学图像融合方法.与可分离形式相比,不可分离小波具有平移不变性、好的频率特性和方向属性等优点.故在不可分离小波分解下,利用HVS理论,考虑待融合医学影像的不同特征,提出了适合不同情况的两种融合策略：对于病灶区域清晰的医学图像,采用基于区域信息熵和区域亮度细节占优的融合规则；而对于病灶区域模糊的医学图像,采用基于局部模糊熵和区域亮度细节占优的融合规则.

(4)针对基于小波变换的医学图像融合方法,需要根据不同情况采用不同融合规则的局限性,充分利用PCNN和小波提升的各自优势,提出了一种基于提升方案和对比度自适应链接强度PCNN的医学图像融合算法.该算法以小波提升变换为基础,采用链接强度为局部对比度的PCNN,有机地融合了源图像之间的互补内容,提高了图像的清晰度,更好地模拟人眼视觉的处理方式,改善了视觉效果,为临床医生提高诊断效率和可靠性提供有利的支持.

(5)鉴于像素级医学图像融合对配准精度要求高的局限性,利用BP神经网络的优点,提出了基于BP神经网络的特征级医学图像融合方法,实验结果表明此融合方法在配准精度不高的时候也能够获得较好的融合效果.

第五篇医学影像技术论文范文格式：~(99)Tc-MDP SPECT/CT扫描对骨转移瘤的诊断价值及所致辐射剂量的研究

背景

放射性核素骨显像是目前核医学科使用率最高的检查项目,它不仅可显示骨骼形态,更能反映骨骼和病变的血流和代谢状况,常早于X线发现病变,并可进行全身扫描,对各种骨骼疾病的诊断和治疗效果的观察具有重要价值,在骨骼病变的诊断中具有早期诊断和探查范围广的显著优势.

显像仪器是诊断核医学重要工具,其研发过程经历了扫描机、γ照相机到计算机断层扫描仪.1979年Kuhl和Edwards成功研制了第一台SPECT(single photon emission computed tomography,单光子发射型计算机断层扫描仪),它是γ照相机与电子计算机技术相结合形成的一种核医学显像检查仪器,是在Y照相机平面显像的基础上,应用电子计算机技术增加断层显像功能,实现了断层显像.SPECT克服了平面显像组织、器官重叠造成的掩盖小病灶的缺陷,提高了对深部病灶的分辨率和定位准确性.但是与CT、MRI相比,SPECT对组织器官的解剖结构及比邻关系显示仍然不足.随着医学影像技术的飞速发展,图像融合技术已经广泛应用于临床,相继出现了SPECT/CT与PET/CT等融合仪器.PET/CT是目前最尖端的显像设备,18F-FDG PET/CT全身显像目前主要用于肿瘤的早期诊断、分级及分期、以及疗效评价方面,但由于价格昂贵,影响了其临床应用广度.

SPECT/CT是将核医学显像仪器SPECT和放射科断层显像仪器CT有机地融合,同时可利用X线CT扫描数据对SPECT图像进行衰减校正,实现了功能图像与解剖图像的同机融合.两种影像学技术的优势互补,相互印证,为临床提供了更多的诊断信息,显著提高了诊断的准确率.尽管有文献报道了同机CT对脊柱或肋骨的单发病灶的诊断价值,但是有关大样本量的对骨转移瘤诊断价值及相关因素的分析,特别是有关对低剂量CT的局部断层扫描及SPECT骨扫描对受检者所致的辐射剂量分析尚未见报道.

99mTc-亚*二磷酸盐(MDP)是最主要的骨显像剂,由于MDP特殊的物理化学性质,在骨组织高度浓聚,对骨组织病变具有重要诊断价值,但是放射性核素99mTc-,具有电离辐射效应,单光子发射型计算机断层扫描仪可对骨扫描受检者、医护人员及其周围的人员造成辐射,有一定的潜在危害,但是有关99mTc-亚*二磷酸盐(MDP)所造成的辐射剂量报道较少.因此本课题对以下问题进行了分析及研究：一是放射性核素显像/低剂量CT扫描对骨转移瘤的诊断价值及相关因素分析；二是SPECT/低剂量CT检查中99mTc-MDP及局部断层CT扫描所致辐射剂量的研究.

第一部分99mTc-MDP SPECT/CT扫描对骨转移瘤的诊

医学影像技术引用文献:

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