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核磁共振水分子扩散张量成像中基于广义Fibonacci数列的扩散敏感梯度磁场方向分布方案

物理学报 2014年第4期63卷 400-404页

作者：高嵩朱艳春李硕包尚联北京大学物理学院医学物理和工程北京市重点实验室北京100871 北京大学医学部医学影像物理实验室北京100191

为了准确得到人体内水分子各向异性扩散信息,在核磁共振扩散张量成像及高角分辨率扩散成像实验中,需要在众多空间均匀分布的方向上依次施加扩散敏感梯度磁场,测量水分子在不同方向上的扩散系数.目前方向分布方案的缺点有方向数目不连续... 详细信息

为了准确得到人体内水分子各向异性扩散信息,在核磁共振扩散张量成像及高角分辨率扩散成像实验中,需要在众多空间均匀分布的方向上依次施加扩散敏感梯度磁场,测量水分子在不同方向上的扩散系数.目前方向分布方案的缺点有方向数目不连续、均匀性有待提高及部分方向数据的损坏会影响整个数据集等.本文以广义Fibonacci数列为基础,提出新的可以产生连续方向数目的扩散敏感梯度磁场方向分布方案,整个方案的方向均匀性较好,数据集内的部分数据仍然具有很好的空间均匀性,而且本方案中相邻两个扩散敏感梯度磁场方向接近相反,可以减小快速变化的高强度梯度磁场产生的涡流对结果的影响.

关键词：扩散敏感梯度 Fibonacci数列扩散张量成像

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磁共振扩散张量成像数据分析中基于统一计算设备架构的高速行处理求解超定线性方程组方法

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中国医学影像技术 2012年第6期28卷 1226-1229页

作者：王飞高嵩北京大学基础医学院生物物理系北京100191 北京大学医学部医学影像物理与工程实验室北京100191

目的提出一种运行于普通个人电脑平台上的并行方法,用于求解MR DTI中的超定线性方程组。方法利用统一计算设备架构(CUDA)使中央处理器(CPU)与图形处理器(GPU)协同求解超定线性方程组。CPU用于数据准备与生成扩散矩阵,GPU中的大量流处理... 详细信息

目的提出一种运行于普通个人电脑平台上的并行方法,用于求解MR DTI中的超定线性方程组。方法利用统一计算设备架构(CUDA)使中央处理器(CPU)与图形处理器(GPU)协同求解超定线性方程组。CPU用于数据准备与生成扩散矩阵,GPU中的大量流处理器并行用于迭代计算。结果 CUDA模式下行处理运算速度远快于CPU串行计算,图像矩阵增大时这一优势更加明显。结论与CPU串行模式相比,CUDA模式可显著提高DTI数据处理速度。

关键词：扩散磁共振成像图像处理器统一计算设备架构

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基于参考图压缩传感方法的前列腺肿瘤定量DCE-MRI

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中国医学影像技术 2013年第1期29卷 121-126页

作者：王浩宇高嵩胡伽尼包尚联北京大学医学物理和工程北京市重点实验室北京100871 北京大学医学部医学影像物理与工程实验室北京100191 美国韦恩州立大学放射系底特律48201

目的探讨基于参考图压缩传感方法(RICS)的前列腺肿瘤定量DCE-MRI(qDCE-MRI)技术中图像重建的精确性和定量化药物代谢动力学参数估计的可靠性。方法比较RICS方法和全采样方法的qDCE-MR图像重建结果,以及由此估计的定量化药物代谢动力学... 详细信息

目的探讨基于参考图压缩传感方法(RICS)的前列腺肿瘤定量DCE-MRI(qDCE-MRI)技术中图像重建的精确性和定量化药物代谢动力学参数估计的可靠性。方法比较RICS方法和全采样方法的qDCE-MR图像重建结果,以及由此估计的定量化药物代谢动力学参数。通过设置定量化指标,评估基于RICS的前列腺肿瘤qDCE-MRI的精确性和可靠性。结果 RICS法和传统全采样法的qDCE-MR图像重建结果之间的平均平方误差(MSE)在10-5量级,两种重建结果非常接近,但随加速倍数增加,两者差距增大。加速倍数为6时,通过RICS法和全采样法估计出的药物代谢动力学参数仍有较高相关性(两者之间的Ktrans和ve的Pearson相关系数分别为r=0.9260,P<0.01和r=0.9948,P<0.01)。结论基于RICS的前列腺肿瘤qDCE-MRI能够给出精确的图像重建结果,重建精确性随加速倍数增大而减小;加速倍数为6时,仍能估计出可靠的定量化药物代谢动力学参数。

关键词：压缩传感磁共振成像前列腺肿瘤

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核磁共振骨皮质成像关键技术研究进展

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物理学报 2013年第8期62卷 513-519页

作者：包尚联杜江高嵩北京大学物理学院医学物理和工程北京市重点实验室北京100871 美国加利福尼亚大学圣迭哥分校放射学系美国圣迭哥ca921038226 北京大学医学部医学影像物理实验室北京100191

骨质量尤其是骨皮质质量的评价方法对骨病的诊断和治疗有重要意义.随着社会快速老龄化,如何非侵入地获得准确实用的骨质量评价指标已成为医学物理领域亟待解决的热点问题.目前有多种骨质量评价方法,其中双能X射线吸收法获得的骨矿密度... 详细信息

骨质量尤其是骨皮质质量的评价方法对骨病的诊断和治疗有重要意义.随着社会快速老龄化,如何非侵入地获得准确实用的骨质量评价指标已成为医学物理领域亟待解决的热点问题.目前有多种骨质量评价方法,其中双能X射线吸收法获得的骨矿密度值是评价骨质量的现行金标准,但这个参数有明显缺陷,如不能反映骨皮质中的有机基质、微结构、孔隙度及灌注等情况,所以不能准确诊断骨质疏松和预测骨折等疾病.由于骨的磁共振信号衰减极快,所以常规磁共振成像技术不能探测到骨的信号.近年来随着理论、方法和设备的不断进步,超短回波磁共振骨成像成为可能.本文简要介绍超短回波磁共振骨成像的基础物理理论,结合作者所在实验室的研究工作对各类定性及定量超短回波磁共振骨皮质成像新方法进行综述,总结各类方法的特点、适用范围及不足,指出进一步研究的方向、重点及步骤,对超短回波磁共振成像在骨质量评估方面的理论研究及工程应用具有指导意义.

关键词：超短回波核磁共振成像骨矿物密度骨皮质

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描述人体内水分子扩散各向异性特征的新方法

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物理学报 2013年第20期62卷 530-535页

作者：张首誉包尚联亢孝俭高嵩北京大学物理学院医学物理和工程北京市重点实验室北京100871 美国加利福利亚大学戴维斯分校医学院神经科学系美国戴维斯95616 北京大学医学部医学影像物理实验室北京100191

通过核磁共振扩散张量成像(DTI)得到的特定值域的扩散各向异性指数(DAI)可用于揭示水分子扩散椭球的形态学特征,定量反映被成像物体内部水分子扩散的优势方向和强度,间接得到被成像物体内部的组织结构信息.DAI的可靠性直接影响对DTI数... 详细信息

通过核磁共振扩散张量成像(DTI)得到的特定值域的扩散各向异性指数(DAI)可用于揭示水分子扩散椭球的形态学特征,定量反映被成像物体内部水分子扩散的优势方向和强度,间接得到被成像物体内部的组织结构信息.DAI的可靠性直接影响对DTI数据的分析和理解.本文基于扩散张量椭球的几何学信息,提出利用扩散椭球几何比(EGR)定量描述水分子扩散的各向异性程度.通过蒙特卡罗模拟实验和对人脑DTI数据进行分析,并与当前广泛应用的水分子扩散各向异性分数(FA)和近期文献提出的扩散椭球面积比(EAR)进行对比.实验发现EGR在不同级别噪声影响下的对比度效果和抗噪性都优于FA及EAR.而且EGR加入了体积修正,增强了盘形扩散张量情况下的敏感性,能够更好地鉴别神经纤维束交叉情况,对于各向异性扩散程度较高的白质深层和相对均质的表层都有较好的量化区分结果.

关键词：扩散系数各向异性扩散扩散张量成像扩散椭球几何比

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基于伪中值双边滤波和水平集函数的细胞分割方法

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北京师范大学学报（自然科学版） 2014年第1期50卷 41-43页

作者：马竟锋刘永祁鑫高嵩中国石油大学(华东)计算机与通信工程学院山东青岛266580 北京大学医学部医学影像物理与工程实验室北京100191

为使细胞分割的结果更加精确,提出一种基于伪中值双边滤波和水平集函数的细胞图像分割方法.首先使用伪中值双边滤波对图像进行预处理,然后利用水平集方法对改进的CV模型进行两次曲线演化,分别得到细胞质与背景分界线,细胞核与细胞质分界... 详细信息

为使细胞分割的结果更加精确,提出一种基于伪中值双边滤波和水平集函数的细胞图像分割方法.首先使用伪中值双边滤波对图像进行预处理,然后利用水平集方法对改进的CV模型进行两次曲线演化,分别得到细胞质与背景分界线,细胞核与细胞质分界线.结果表明:伪中值双边滤波在减弱高斯噪声的同时,同时去除了椒盐噪声,但没有弱化边界,LCV模型在CV模型的基础上添加了局部项,使得对于灰度不均匀的图像分割效果较好.结论:在使用水平集方法进行图像分割之前先进行伪中值双边滤波,同时为CV模型添加局部项,能够增强细胞分割结果的准确性.

关键词：图像分割双边滤波主动轮廓模型水平集方法

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应用超短回波MRI技术综合定量评价骨皮质质量

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中国医学影像技术 2013年第4期29卷 659-662页

作者：杜江高嵩包尚联北京大学医学物理和工程北京市重点实验室北京100875 美国加利福尼亚大学圣迭哥分校放射学系圣迭哥美国ca921038226 北京大学医学部医学影像物理实验室北京100191

骨矿物质密度是当前评价骨物理性质的金标准,但多项临床研究已经证明此方法的缺陷。由于常规MRI不能探测到骨的信号,故不能评价骨的质量。近年来提出的超短回波(UTE)序列可以直接得到骨及其周围组织的图像,并可以定量得到骨皮质的T1、T2... 详细信息

骨矿物质密度是当前评价骨物理性质的金标准,但多项临床研究已经证明此方法的缺陷。由于常规MRI不能探测到骨的信号,故不能评价骨的质量。近年来提出的超短回波(UTE)序列可以直接得到骨及其周围组织的图像,并可以定量得到骨皮质的T1、T2*及骨灌注值。这为定量评估骨质量提供了新方法。本文将对UTE-MRI及其在骨皮质定量评价中的应用现状进行综述。

关键词：骨皮质骨质疏松磁共振成像超短回波

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基于CUDA的医学影像数据处理工作站的配置方法

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中国医学物理学杂志 2011年第6期28卷 3004-3006,3011页

作者：王飞高嵩北京大学医学部医学影像物理与工程实验室北京100083

目的:以个人电脑为平台,结合CUDA(Compute Unified Device Architecture,统一计算设备架构)以显著提高个人电脑的计算能力,使其能够承担大运算量医学影像数据处理任务。方法:CUDA是NVIDIA公司推出的一款运算模型,把GPU多线程并行性能引... 详细信息

目的:以个人电脑为平台,结合CUDA(Compute Unified Device Architecture,统一计算设备架构)以显著提高个人电脑的计算能力,使其能够承担大运算量医学影像数据处理任务。方法:CUDA是NVIDIA公司推出的一款运算模型,把GPU多线程并行性能引入除图像显示之外的领域,可以大幅提升个人电脑的运算能力。在装有Windows XP的电脑上安装支持CUDA的NVIDIA显卡,然后依次下载安装CUDA Driver,toolkit,SDK,Visual Studio及CUDA VS wizardx32软件。让CPU和GPU协同工作,把程序中可以并行处理的部分并行化,使原来在CPU上只能顺序处理的大量循环计算,可以在GPU上以大量线程并行处理的方式一次计算完成。结果:在配备支持CUDA的NVIDIA显卡的个人电脑上可以安装CUDA,但配置比较复杂,安装完成通过测试后可以利用显卡中大量的流处理器进行并行计算。结论:个人电脑安装CUDA后可以利用GPU中大量的流处理器进行并行计算,将个人电脑转变为一台高性价比的医学影像数据并行处理工作站。

关键词：统一计算设备架构 CUDA 并行计算

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压缩传感理论在磁共振成像技术中的应用

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中国医学物理学杂志 2012年第6期29卷 3755-3758,3833页

作者：王飞高嵩北京大学医学部医学影像物理与工程实验室北京100191

这篇文章主要介绍了压缩传感(Compressed Sensing,CS)理论在磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)技术中的应用,这一技术可简称为CS-MRI。通常情况下,MRI的采集速度相对比较慢,从而限制了它的进一步发展,而CS-MRI可以在只有很少... 详细信息

这篇文章主要介绍了压缩传感(Compressed Sensing,CS)理论在磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)技术中的应用,这一技术可简称为CS-MRI。通常情况下,MRI的采集速度相对比较慢,从而限制了它的进一步发展,而CS-MRI可以在只有很少的MRI采集信号的情况下精确地重建出组织影像,从而大大提高采集效率,而且这种方法还具有很强的去噪能力。因此,可以利用CS-MRI在相同的空间分辨率下获得更快的成像速度,或者在同样的时间分辨率下获得更精细的组织影像。为了实现CS-MRI,必须对传统的信号采集方式和数据处理方式进行修改。本文首先从总体上概况了CS-MRI的理论基础,然后分别从稀疏变换,不相干欠采样和非线性重建算法三个方面具体阐述了它的的具体实现方法,最后对CS-MRI的超强的去噪能力进行了解释。

关键词：压缩传感磁共振成像快速成像图像去噪

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磁共振扩散张量成像数据分析中基于CUDA的超定方程组高速行处理方法

磁共振扩散张量成像数据分析中基于CUDA的超定方程组高速行处理方...

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长江2011国际医学影像物理和工程应用大会暨第六届中国医学影像物理学术年会

作者：王飞高嵩北京大学医学部医学影像物理与工程实验室 100083

目的超定方程组是方程数量多于未知量数量的线性方程组,无精确解,常用迭代方法求最小二乘解,计算量较大.磁共振扩散张量成像数据分析过程中需要解大量超定方程组以得到每个体素的扩散张量.本文以最小二乘解的行处理法为依托,提出基于CU...

目的超定方程组是方程数量多于未知量数量的线性方程组,无精确解,常用迭代方法求最小二乘解,计算量较大.磁共振扩散张量成像数据分析过程中需要解大量超定方程组以得到每个体素的扩散张量.本文以最小二乘解的行处理法为依托,提出基于CUDA(Compute Unified Device Architecture,统一计算设备架构)的高速超定方程组行处理法.

关键词：

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