一、X线机械断层的仿真系统-机械断层的基本数学模型（论文文献综述）
梁晓坤[1]（2021）在《锥束CT智能精准引导放射治疗关键问题研究》文中研究说明治疗癌症有三大治疗手段:放疗、手术和化疗,超过70%以上的癌症患者需要接受放疗。放疗的目的是为了利用电离辐射消灭患者临床靶区内的肿瘤,准确的射束投放对于精准打击肿瘤和保护周边正常组织至关重要。然而,由于摆位误差及其病人的呼吸运动,肿瘤随之运动而脱离治疗射束,对正常组织造成损伤。锥束计算机断层成像（Computed Tomography,CT）引导系统利用X射线对肿瘤进行成像监测,使得在治疗时可以尽可能多地把射束剂量集中到肿瘤上,并尽量减少正常组织所受到的伤害。然而,仍有三大关键问题限制了锥束CT引导放疗的精度提升:锥束CT图像质量差,靶区定位精度低和放疗预后诊断难。基于这三个关键问题,我们引入人工智能技术,提出了:定量锥束CT成像技术,精准锥束CT引导靶区定位技术和放疗预后智能诊断技术,以提高锥束CT引导放疗的疗效。定量锥束CT成像技术的目的是为了修正锥束CT的散射伪影和环形伪影。对于散射伪影的修正,我们提出了基于新型“指交叉”型阻挡器的散射修正法,借助数学物理模型定量优化射束阻挡器的几何设计,将基于阻挡器的散射修正法由经验设计发展为理论设计,并成功将阻挡器应用于临床锥束CT散射修正,揭示了阻挡器在临床锥束CT散射修正的重要性;我们还提出了基于先验知识的锥束CT散射修正技术,实验结果的CT值精度优于现有的商用锥束CT;为了提高散射修正的效率,我们引入深度卷积神经网络,提出基于图像自动分割辅助的锥束CT散射伪影修正法,该方法不需要改变系统的硬件和扫描协议,也无需依赖先验信息,实现快速且精准的散射伪影修正。通过与商业锥束CT图像对比,我们的方法实现了更优的散射修正结果。对于环形伪影的修正,我们提出了基于相对全变分的自适应环形伪影迭代修正法,在不损坏图像空间分辨率的前提下,实现环形伪影修正。精准锥束CT引导靶区定位技术旨在准确自动勾画靶区,为射线剂量的精准投放提供关键的技术支撑。虽然深度学习的发展,大大推动了医学影像处理的发展。然而,过分依赖大量的数据集已经成为了深度学习进一步发展的最大瓶颈,与自然图像不同,大量获取医学影像的困难重重。为了缓解深度学习模型对数据的依赖,我们提出了基于one-shot学习的锥束CT前列腺定位模型,利用基于弹性形变的数据扩充模型和双重残差网络,仅需一个病人数据充当训练集,实现无创的前列腺标志点精准定位。此外,我们还提出了一种基于窄带匹配的无监督学习弹性配准框架,用于锥束CT前列腺靶区自动勾画。该框架采用了局部配准模型,避免了图像伪影和解剖结构变化对结果所带来的不利影响。放疗预后智能诊断技术的目的是利用深度学习自动诊断放疗后病人的状态。本文构建了一种多维度及混合长短连接的胃癌腹膜转移预测网络,创新性地引入了稠密块之间的长连接,实现高精准的腹膜转移预判。我们联合国内外多家医院,在1978例患者的CT影像上做评估,模型在外部验证中表现出良好的辨别能力,大幅优于传统的方法。锥束CT引导放疗直接决定了放疗的效果、病人的二次癌症的风险以及患者预后的生活质量。本文结合人工智能技术,研究了定量锥束CT成像技术,精准锥束CT引导靶区定位技术和放疗预后智能诊断技术,并通过大量的临床案例证实了我们方法的有效性,有望为实现智能快速的自适应锥束CT引导放疗提供关键的技术支撑。
邓耀宏[2]（2021）在《数字乳腺层析成像算法评估及图像增强方法研究》文中指出乳腺癌是世界范围内女性中最常见且死亡率最高的恶性肿瘤之一,其发病率占全身恶性肿瘤的7%～10%。我国乳腺癌平均发病年龄较西方国家早10-15年,全球每100个新确诊的乳腺癌病例中就有12个来自中国,预计到2030年我国女性乳腺癌年发病人数将高达23.4万例。乳腺癌已严重威胁我国广大女性的身心健康,其早期诊断并给予有效干预具有重要临床意义。X射线数字乳腺层析成像（Digital breast tomosynthesis,DBT）技术通过在有限角度范围进行多次曝光,随后重建出乳腺组织的三维断层图像,具有分辨率高、对比度高、准确率高等优点,对于乳腺中的纤维束、囊肿、微钙化点簇等结构都能清晰显示,对乳腺的影像学检查具有重要作用。商用DBT系统自2011年首次通过美国FDA认证,就得到广泛临床应用。然而,高端DBT成像技术被国外厂商如Hologic、Seimens、GE等公司垄断,为突破国外在该系统关键技术上的垄断地位、形成拥有完全自主知识产权的商用设备,本文指导老师与国内相关影像科技企业合作开展科技计划项目,进行DBT成像系统关键技术研发及整机研制。本文研究依托于该项目而进行,主要涉及到研发过程中的DBT算法评估和DBT图像增强两个方面的工作。（一）DBT算法评估此工作对不同剂量水平下的体模和病人原始投影数据采用FDK、SART、ASDPOCS-TV三种算法进行重建,通过计算峰值信噪比（SNR）、噪声功率谱（NPS）、伪影扩散函数（ASF）、以及单因素方差分析等手段对图像进行综合性评估。结果表明,随着降低剂量水平,DBT重建图像中的噪声与伪影扩散程度相应增加;经ASDPOCS-TV算法与SART算法重建的DBT图像相比于FDK算法,在抑制噪声和伪影方面具有更出色的性能,但两者相比各有优劣。因此,对于不同的临床诊断任务,需要选择最适宜的曝光剂量与重建算法。此项工作的贡献为:分析了三种算法的性能和适用场景,为本文实际工程项目中DBT重建算法的研发提供指导意义;采用了 SNR、NPS、ASF等指标进行了综合性的评估分析,为DBT系统其他方面的评估提供了参考意义;验证了低剂量仿真算法的有效性,该算法可应用于其他DBT算法研发过程中的仿真。（二）DBT图像增强此工作基于深度学习（Deep learning,DL）技术进行DBT钼靶图像的个性化增强,具体的,基于多尺度架构和残差网络构建DL-ME（Deep learning mammography enhancement）模型,并在输入端引入风格切换器以控制网络输出图像的增强风格。实验结果发现多尺度架构是DL-ME模型成功增强DBT钼靶图像的关键,此外,单一 DL-ME模型也可通过输入不同的风格切换器而得到不同风格的输出图像。此项工作的贡献为:原始探测器获得的DBT钼钯图像的对比度较低,不利于乳腺病灶的检出,对该图像进行增强有助于提高筛查的准确率;不同厂商DBT设备的图像风格迥异,导致影像医师使用不同厂商DBT设备进行乳腺癌检查时会遇到障碍,针对这一问题,此工作提供了一个统一的个性化图像增强模型DL-ME,以满足影像医师对特定图像风格的需求;基于此项工作,当前项目研发的DBT系统中的固定投影增强步骤可升级为DL-ME个性化投影增强。
何明富[3]（2020）在《基于稀疏张量字典学习的低剂量CT图像重建研究》文中研究指明低剂量CT扫描在肺癌筛查中等有着有效吸收剂量限制的场合扮演着重要的角色。因此如何保证降低剂量同时能准确地利用CT扫描获取被扫描物体内部结构信息成为目前高技术CT研究中的方向之一。在三种主要的降低CT剂量的方案中,降低管电流时1方案与常规CT有着相同的物理过程相似性而备受关注。该方案主要问题在于投影数据中信噪比低其噪声服从泊松高斯复合分布从而使传统常规CT的重建算法无法利用低剂量CT投影精确重建出低剂量CT图像,并且在该方案中,如何尽可能的收集穿过被扫描物体的X-射线粒子是低剂量CT探测器系统设计的主要研究方向。本文就降低管电流时的低剂量CT扫描展开初步验证性研究为后续基于该方案的低剂量CT的进一步优化提供参考依据。本文将利用基于降低管电流时的低剂量CT基本特性,进行如下两个方面的研究工作:1.考虑降低管电流时的低剂量CT中X-射线探测的特征（如与常规CT的能谱相似性和尽量可能地收集带有被扫描物体信息的粒子）和基于常规CT机械驱动的实验平台,本文提出采用GOS超快陶瓷闪烁体做为低剂量CT探测阵列和采用参数可调阳极靶旋转的X射线管做为X射线源,并利用多功能人体肺部体膜做低剂量CT实验平台的测试对象为实验平台提供测试数据和为后续低剂量CT图像重建提供现场CT投影数据从而为低剂量CT重建算法验证做准备;2.考虑到传统CT重建算法将投影数据矩阵向量化并据此通过这些算法反向计算出向量化的CT图像数据,这导致了隐藏在投影数据矩阵中的空间结构信息被损失掉,因此本文提出了利用张量稀疏字典学习方法来利用投影数据矩阵中的空间结构信息并精确地从信噪比低的投影数据中重建出低剂量CT图像矩阵;3.首先采用传统的数字体膜对本文提出基于张量稀疏字典学习低剂量CT图像重建方法和其他三种低剂量CT方法分别进行验证和比较,然后利用四种重建方法从在本文设计的低剂量CT实验平台上获得多功能人体体膜现场投影数据分别重建出低剂量CT图像,重建结果实验表明本文提出的方法能较好的重建出降低管电流时的低剂量CT图像。在研究过程中,本文的创新点为:（1）首次提出利用投影数据矩阵和张量字典来表示低剂量CT图像矩阵因此来保持投影数据和图像中的空间结构信息,并且（2）提出基于物理过程相似性和解剖结构相似性的常规CT图像数据做为字典学习的训练数据从而避免字典学习过程中受到投影数据中的复合噪声影响。
凌庆庆[4]（2020）在《机械臂锥束CT的机械校正及几何标定中标定物识别研究》文中认为锥束CT因其辐射剂量低,成像空间分辨率高,扫描时间短,被广泛应用于临床科室。Feldkamp-Davis-Kress（FDK）算法是其常用的重建算法,受到机械加工精度以及人工安装水平的影响,有时无法满足FDK算法要求的几何结构,从而导致重建图像存在几何伪影。基于现有几何标定方法,课题组提出了基于标定板的在线几何标定方法,该方法需要标定模体和待测物体同时成像,常规阈值分割方法难以满足需求,需要提出新的钢珠点分割方法。此外,常规锥束CT系统一般只能实现固有轨迹的扫描模式,为了突破传统锥束CT扫描轨迹的局限,实现课题组几何标定方法的验证,课题组搭建了机械臂锥束CT系统。在安装过程中,因人工安装误差以及机械加工误差的存在,两个机械臂之间的实际位置关系与其理想位置关系不一致,故需要进行校正得到两个机械臂真实的映射矩阵。针对以上问题,本文主要进行以下两个方面的研究。第一,提出三种机械臂CT系统的机械校正方法,分别是基于钢针工装、基于钢球工装和基于标定模体的校正方法。设计并加工了钢针和钢球的校正工装,使用示教器控制两个机械臂的移动,使得校正工装相触,从而建立两个独立机械臂的空间关联,最后通过最小二乘求解超定方程组得到机械臂坐标系的映射矩阵。基于标定模体的方法通过机械臂锥束CT扫描标定模体关联了两个独立的机械臂坐标系,以射线源机械臂坐标系下实际和计算获得的钢珠点投影坐标的误差平方和为目标函数,优化得到坐标系映射矩阵的旋转平移参数。通过仿真实验分析基于工装校正中对应点个数和扰动误差对校正精度的影响,以及基于模体方法中钢珠点个数和投影张数对校正精度的影响。最后通过5根钢针的水平和垂直拼接实验,对比三种方法的拼接结果,得出基于标定模体方法的精度较高。第二,为实现基于标定板的在线几何标定方法,本文提出基于U-Net和Mask R-CNN的钢珠点识别方法。首先对投影图像进行滤波和增强预处理,然后使用U-Net分割钢珠点,得到钢珠点掩模并提取重叠钢珠区域,使用Mask R-CNN识别经过上采样后的重叠钢珠图像中的每个钢珠点,之后通过圆弧段拟合椭圆分类并排序不同标定板上的钢珠点。通过仿真实验和真实实验验证该方法的精度,比较该方法和常规阈值分割方法的结果,从分割精度、运行时间、几何标定以及图像重建等方面证明本文的钢珠点识别方法结果更好,适用于在线几何标定过程。几何标定和图像重建的结果也证明了课题组提出的在线几何标定方法具有实际应用的潜力和价值。
刘畅[5]（2019）在《基于PMUT线阵柱形运动的乳腺超声CT系统设计及成像算法研究》文中研究表明据世界卫生组织国际癌症研究中心最新统计数据显示,乳腺癌是威胁全世界女性健康的头号杀手,已成为当今社会的重大公共卫生问题。早期精确诊断可将乳腺癌患者5年生存率提高到95%以上,因此,早期发现和及时治疗尤为重要。目前,临床应用的X-钼靶、MRI、B型超声等影像手段都无法满足对乳腺癌早期筛查的需求。而超声CT技术具有不受断层面上下组织干扰、穿透特性好和成像分辨率高的优势,成为乳腺癌早期精确诊断最有希望的影像学手段。但是国外已见报道的超声CT设备,均采用传统的压电超声换能器。因此,为解决高密度环形阵列加工工艺难度大、成本高的问题,亟需发展一种低成本、舒适、安全、高灵敏度、高特异性的乳腺癌诊断设备以实现对乳腺癌的早期精确诊断,这也是乳腺癌诊断学研究的方向和趋势。超声换能器的配置方案和有效的图像重建算法是实现乳腺超声CT成像系统研制的基础。本文重点研究基于微机械压电超声换能器（Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer,PMUT）阵列的新型超声换能器配置方案,开展新型的乳腺超声CT系统研制,以及相应的乳腺超声断层成像技术的研究,并获得高分辨率的乳腺超声成像。（1）针对乳腺软组织的特殊性,设计一种新型的基于PMUT线阵柱形运动的三维乳腺超声CT系统。其特点是将四个1×128 PMUT阵列垂直交叉90度安装在亚克力夹具上,其阵列长度与圆轴线平行,包围乳腺组织,实现柱面式、非接触式检测。该系统能够同时采集反射信号和透射信号,检测孔径为Ф18 cm×13 cm。搭建系统样机平台,依据系统平台的特点,提出基于圆周扫描的乳腺超声断层成像算法,利用乳腺模型I（有一个5 cm的肿块在中心处）进行实验分析,进行系统样机的初步测试。实验结果表明,能够检测到内部肿块大小、位置和轮廓,验证了系统的可行性和算法的有效性。（2）超声波与乳腺组织相互作用会发生复杂的散射机制,为此提出一种基于自适应时间增益补偿技术的乳腺超声断层成像算法,克服超声信号的衰减问题。在圆周扫描算法础上,采用频谱互相关法对衰减系数进行自动评估,结合TGC技术实现对脉冲回波信号的补偿。并利用Field II进行仿真分析,给出具体的算法流程。同时,利用乳腺模型I进行水平切片成像质量的量化与对比分析。实验结果表明,该算法PSNR提高了34.6%,RMSE降低了49.3%,有效地提升对内部肿块的检测能力。（3）为了克服二维超声图像序列不利于全面直观的观察病理组织的问题,提出一种基于柱形扫描的多视角乳腺超声断层成像算法。采用以FPGA为核心的动态聚焦技术,结合所设计的柱形扫描检测方案,以间隔2度为例,将超声换能器旋转90度,得到乳腺模型的体数据,并进行数据重组。结合B型扫描算法、圆周扫描算法和体绘制成像算法,实现垂直切片成像、水平切片成像和三维成像。利用乳腺模型II（内部有一个2 cm的肿块和六个1 cm的肿块分别在中心处和在浅表处）进行实验分析。实验结果表明,能够直观准确地检测到肿块的大小、位置、数量和轮廓,甚至可以看到注射针孔的影像。此外,从胸壁到乳头的整个乳腺轮廓清晰可见,系统的检测性能得到了进一步提高。（4）反射式成像有利于病变组织形态轮廓的检测,而透射式成像易于分辨病变组织内部信息的差异。为此,提出一种基于可旋转的相对PMUT线阵的直线轨迹乳腺超声断层成像算法,融合B型超声图像,获得更为丰富的乳腺病变组织信息。利用所设计的空间复合图像重建测试方案,建立沿PMUT线阵运动的等距扇形束成像坐标系。并利用MATLAB建立数字乳腺模型,包括脂肪、腺体、囊肿、纤维瘤、癌症和钙化点等组织类型,对不同重建方案下的成像质量进行量化与对比分析。仿真结果表明,该算法能够重建乳腺病变组织的数目、大小、形状、位置,并对内部结构和病变边缘进行评估,有效改善有限角度下重建图像沿深度方向存在的伪像干扰,提高感兴趣区域（ROI）的重构性能。
李明强[6]（2019）在《基于投影增强的DBT图像重建及高密度物质伪影消除》文中研究说明数字乳腺层析成像（Digital Breast Tomosynthesis,DBT）是一种新型的乳腺疾病影像筛查技术。该技术利用有限角度内的投影数据,重建出乳腺的伪三维断层图像,能够有效的解决乳腺摄影中的组织堆叠问题,提供更丰富的诊断信息,减少误诊率和漏诊率。因DBT的扫描对象及限角成像的特点,采用传统方法重建的图像中具有以下两个问题:一是乳腺组织对X射线的吸收差异较小,投影数据的组织对比度低,从而导致重建图像中乳腺组织间的对比度也严重不足,影响病灶的显示;二是限角扫描只采集了少量的投影数据,数据采样不足,导致物体中的高密度物质在重建图像中形成层间伪影和下冲伪影。针对DBT成像的对比度不足及高密度物质伪影的问题,本文提出了对应的解决方案,具体工作如下:（1）针对DBT图像低对比度问题,提出了一种基于块重叠的限制对比度直方图均衡的投影增强算法,简称“BOL-CLAHE”。该算法利用投影图像的局部信息进行限制对比度的图像增强,通过改进图像分块的方式,解决增强后图像块拼接时图像灰度不均匀的问题;同时为了避免图像中的噪声被过度增强放大,在算法框架中引入了引导滤波去噪。此外,在增强前分离致密腺体组织进行灰度拉伸,进一步增大致密组织的对比度。为验证BOL-CLAHE算法的有效性,本文采用了物理乳腺体模和临床患者数据进行实验,其定量及定性分析的结果表明,本文算法能有效的增强乳腺图像的对比度,特别是有效的增强了图像的细节纹理及病灶显像。（2）针对DBT成像中高密度物质引起的层间伪影及下冲伪影的问题,提出了一种基于加权反投影滤波的伪影校正算法。该算法基于像素驱动的反投影模型,根据系统矩阵找到重建体素在各角度下对应的投影值,并计算投影值的极差、均值及方差;利用半置信区间将受到高密度物质影响的投影数据筛选掉并用均值替代;在反投影时结合高斯加权模型和极差约束来进一步抑制受高密度物质影响的投影值在反投影时的权重,从而抑制层间伪影;最后通过图像域分割高密度物质的方法,消除下冲伪影。为验证本文算法的有效性,实验采用体模和临床患者数据进行,其定量及定性分析的结果表明,本文算法能有效的抑制高密度物质形成的层间伪影及下冲伪影,提升图像质量。
李小兵[7]（2019）在《基于碳纳米管场致发射阴极的分布式X射线源的研制》文中研究指明X射线检测在现代医学、生物科学以及工业检测等领域有着越来越重要的作用,对X射线源的性能和制备工艺也提出更高的要求。传统的利用热阴极X射线CT球管进行检测的设备,响应慢,延迟高,能耗大,寿命短,体积也大。并且单个球管进行CT成像时需要围绕目标物体进行高精度的旋转运动,从而获得多个角度的图像信息才能进行下一步的CT图像重建,耗时高效率低,而且机械运动更容易引起成像模糊,几何误差变大等风险,已经逐渐无法满足现有的需求条件。针对传统CT球管的上述缺陷,本论文创新研制了场发射阵列X射线源:阵列式X射线源不需要进行高精度旋转运动就可完成CT重建,可以实现静态扫描;单个X射线源的功耗大大降低;还可以通过栅极控制快速切换X射线源对高速运动物体成像,大大减少运动模糊;在CT成像过程中X射线源脉冲工作,角度切换的时候可以快速关断,使无效剂量大大降低并且有效降低了运动模糊等众多优点。目前国内关于利用碳纳米管制备的阵列式X射线源这方面还几乎处于空白。本论文的的核心是制备了一种基于碳纳米管的阵列式X射线源实物,X射线源为三极管结构,采用脉冲控制,单个源的脉冲电流可达300mA,阳极工作电流可达200mA。优化电子枪后其有效焦斑面积仅有0.1mm2左右,可以实现更快的更稳定的CT成像检测。本论文的研究内容主要如下:一、碳纳米管垂直阵列的生长及转移1.通过调整光刻工艺流程中的参数,解决了光刻图案模糊,图案脱落,图案线宽不适等问题,在整个硅片光刻出了均匀的边缘呈倒台状的阵列图案。2.通过蒸镀多层功能不同的金属薄膜,利用微波等离子体化学气相沉积方法,克服了碳纳米管生长长度不均匀,与基底结合不牢,密度不合适等问题,制备出了形貌整齐最大发射电流可达500mA以上,电流密度为5.7A/cm2的碳纳米管阵列。3.利用焊料和粘结剂两种转移方法对在硅基片上定向生长的碳纳米管阵列进行转移,目标基片为钼片,转移后的碳管实现了与基底非常牢固的结合,拥有更强大的抗性。4.对前面处理完成的碳纳米管薄膜在扫描电镜下进行观察形貌并分析,发现各种方法制备碳管阵列存在的问题并改进。测试主要包括场发射阈值的检测,阴极发射电流大小,电流密度以及I-V变化曲线。并根据测试结果进行分析。二、X射线源的结构设计仿真根据需求对三极管结构X射线源的阴极、栅极和阳极等各个结构进行精确建模,并通过采用有限元方法的电磁仿真软件对模型进行解算和仿真分析。最终通过不断优化结构得到了电子束焦点面积仅为0.2×0.4mm2有效焦点为0.2×0.2mm2的射线源结构模型,并进一步对阵列X射线源进行了建模仿真和整体结构设计。三、对阵列式X射线源的装配和成像测试按照设计的结构,对各种零件进行高精度装配成为一个整体的结构,经过超高真空烘烤排气成功制备了阵列式碳纳米管X射线源。在一个阵列式X射线源内包含有21个独立的X射线源。然后通过搭建的测试系统对射线源的相关性能进行测试,阳极工作电流可达200mA以上,成像测试结果证明,相比传统的热阴极射线源,研制的碳纳米管场发射阵列式X射线源启动速度快,成像分辨率高,有着更快的扫描速度和更稳定的成像效果,并获得了清晰的三维CT图像。是对国内外目前相关技术领域的一大补充。
麻宏阳[8]（2018）在《口腔颅颌面外科机器人中虚拟手术软件开发及精度验证》文中提出目的:本研究旨在自主研发适用于口腔颅颌面外科的虚拟手术软件,并初步进行临床应用及精度验证。所创建的虚拟手术软件能整合于外科机器人系统中,并对本系列研究中已有的口腔颅颌面外科机器人进行精确有效的操作控制。方法:基于微软Visual Studio 2015软件及VTK7.1.1软件工具包的具有自主知识产权的口腔颅颌面外科虚拟手术软件的开发与设计,针对该软件选取临床病例进行临床功能实现,并与本领域广泛应用的商业化虚拟手术软件SimPlant进行对比精度验证。结果:本研究建立具有自主知识产权的口腔颅颌面外科机器人虚拟手术软件CMF Robot Plan;并经临床病例验证,证实该软件对虚拟手术设计及规划具有可行性;自主创建的虚拟手术软件与主流商业化虚拟手术软件进行线距和角度测量的比较,测量数据通过统计学软件SPSS进行Bland-Altman分析:线距和角度测量的误差分析图可见基本上所有的点都在95%的一致线内。进一步计算组内相关系数ICC,得出线距统计量为0.994、角度统计量为0.987,两组统计量均大于0.75。结论:1.具有自主知识产权的虚拟手术软件,经临床病例验证基本可以实现口腔颅颌面外科常见手术的虚拟手术设计及规划。2.选取临床病例与主流商用化虚拟手术软件SimPlant在线距和角度的测量进行对比精度验证,统计结果表明CMF Robot Plan与SimPlant在线距和角度的测量上两者一致性较好。3.基于所建立的具有自主知识产权、源代码开放的虚拟手术软件,能与口腔颅颌面外科机器人进行数据通讯连接,为实现外科机器人安全与精确的控制奠定基础。
郑克洪[9]（2016）在《基于X-Ray CT的煤矸颗粒细观结构及破损特性研究》文中进行了进一步梳理煤炭开采过程中会遇到众多地质层及多种岩石,且开采出来的煤与矸石颗粒是具有各向异性的非均质体,品种极多,性质各异,因此煤矸颗粒选择性破碎面对的是一庞大而复杂的集合体。根据煤与矸石颗粒的细观结构及宏观物理机械性质的差异,提出利用数字图像技术对煤与矸石颗粒内部细观结构及其破损特性进行研究,对提高煤矸破碎效率、降低破碎比能耗及实现煤矸高效分选具有重要意义。本文基于数字图像处理技术,以煤与矸石的形态参数、细观结构参数、物理力学性能参数为研究对象,采用理论分析、数值仿真试验和颗粒冲撞实验的方法对煤与矸石颗粒破损特性进行了系统的研究。借助不同的X-Ray CT扫描技术实现不同粒径的煤与矸石颗粒CT扫描实验,并综合利用传统的阀值分割技术及基于特征提取的图像分割技术实现不同粒径颗粒内部各种品相矿物的含量、分布形态及空间位置的定量表征,为进行煤矸颗粒的破损特性数值实验提供基础数据。对不夹杂矿物的煤、不夹杂矿物的矸石、夹矸煤及具有高密度矿物结核的煤等四类煤与矸石颗粒CT值分布规律进行分析研究。分析研究表明:煤与矸石颗粒CT值分布符合正态分布;通过对不同密度的煤与矸石颗粒进行CT扫描实验,证明煤与矸石颗粒体的密度ρ与CT值成线性关系;建立了煤与矸石颗粒物理密度与CT值的数学函数关系,实现了煤与矸石颗粒密度的无损测定。提出了利用体绘制及marching cube方法实现煤与矸石颗粒的三维重构,对不同粒径区间内的煤与矸石颗粒形态参数、细观结构参数、物理力学性能参数进行定量表征及计算。分析研究表明:煤与矸石颗粒的长短度及Zingg指数两个参数随着颗粒粒径的增加而增加,颗粒的扁平度随着颗粒的粒径的增加而减小,颗粒形状不规则程度随着球形度系数的减小而增加;颗粒内部各横截面裂隙细观结构参数均不相同,煤与矸石颗粒内部不同部位受损程度不同;颗粒内部裂隙较多部位及颗粒内部不同品相矿物结核与煤或矸石基体胶结的部位强度较弱,较易发生破碎。该研究成果实现了煤与矸石颗粒形态参数及细观结构参数的定量表征及计算,为煤矸颗粒破损特性研究提供一种新的方法。提出利用有限混合分布模型及复合材料混合率理论实现单颗粒煤与矸石颗粒物理力学参数的计算。分析研究表明:利用有限混合分布模型能够实现不夹杂其他矿物的煤、不夹杂其他矿物的矸石、夹杂单品相矿物的煤岩、夹杂多品相矿物的煤岩等四类煤岩的密度分布的定量计算。计算结果与传统排水法测定的煤与矸石颗粒密度值基本一致,验证了基于有限混合分布方法测定单个煤与矸石颗粒的密度的可行性;利用复合材料混合率理论实现煤与矸石颗粒等效弹性模量及等效泊松比的计算,计算结果表明每个煤与矸石颗粒的物理力学参数均不相同,验证了煤与矸石颗粒材料的非均质性。该研究成果为煤与矸石颗粒碰撞破碎仿真分析提供了基础实验数据。采用离散单元法进行了单颗粒煤岩材料的冲击破碎行为仿真研究,建立了单颗粒煤岩材料冲击破碎的离散元仿真模型,对非球形性煤岩颗粒破损特性的影响进行分析研究。分析研究表明:煤岩破碎形态除与冲击过程的时间有关外,还与煤岩颗粒的冲击速度有关,绝大部分的破碎碎片集中在墙体-颗粒碰撞区域附近,冲击速度越高,墙体力及破碎率也随之增加;非球形颗粒的碰撞破碎行为比球形颗粒复杂的多,在面冲击碰撞模式下,最大墙体力及破碎率值随着球形度系数的增加而减小;而在线冲击及点冲击碰撞模式下,最大墙体力及破碎率值随着球形度系数的增加而增加;颗粒与被冲击墙体的接触面积对最大墙体力及破碎率有较大的影响,绝大多数非球形颗粒的最大墙体力及破碎率随接触面积的减小而逐渐减小,且绝大多数的非球形颗粒的最大墙体力及破碎率比球形颗粒的值大;具有较小球形度系数的煤岩颗粒受碰撞模式影响较大,球形度系数的细微变化会导致非球形颗粒碰撞结果的巨大差异。通过数字图像处理技术及有限元技术（DIP-FEM）构建了煤与矸石颗粒真实细观结构数值模型,基于因次分析理论建立冲击板—煤岩物料碰撞破碎有限元模型的无因次乘积组。对冲击板质量为无穷大的情况进行分析研究,分析研究表明:煤岩颗粒冲击力是无因次量E/V2ρ的函数。煤岩颗粒所需的冲击力随着冲击速度的增加而增大;煤与矸石颗粒的冲击破碎力随着颗粒粒度的增大而增大;由于煤与矸石硬度差异,矸石所需的冲击力比煤颗粒所需的冲击破碎力要大。该研究成果为煤矸破碎机冲击力选择提供基础依据。利用正交试验法及支持向量机对影响井下煤与矸石分选的影响因素进行研究,确定煤与矸石破碎的最佳的工艺方案;利用X-Ray CT扫描技术及数字图像处理技术对不同破碎条件下的煤与矸石颗粒体裂隙率进行统计分析,定量分析了不同破碎条件下的煤矸的破损特性,为煤矸破碎分选设备参数选择提供依据。
苗枥文[10]（2016）在《用于高强度聚焦超声热疗过程监测的电阻抗成像技术研究》文中研究指明高强度聚焦超声（High Intensity Focused Ultrasound,HIFU）是将超声聚焦在病人的病灶处,利用汇聚后的高强度超声产生热效应、空化效应等杀死病灶处的肿瘤细胞、并由机体内巨噬细胞或临近细胞等将死亡细胞清除,从而能够在无流血的情况下实现肿瘤消融的技术。细胞坏死的实现与超声功率、治疗时间和组织情况等密切相关,为保障肿瘤治疗效果,需要一种可靠安全的无损检测技术实时监测和指导超声的治疗过程。在医学研究领域,电子计算机断层扫描（CT）,核磁共振（MRI）是最广泛应用的医学影像技术,但此类技术由于电离辐射危害或者设备体积庞大、价格昂贵等问题难以推广用于HIFU手术的实时监测。电阻抗层析成像（Electrical Impedance Tomography,EIT）技术,基于CT原理和电磁理论,通过测量被测对象边界上的转移阻抗数据和一定的图像重建过程,获取被测对象内部的电导率和介电常数分布信息,从而通过电参数与病理/生理状况的相关性进行医学检测。作为一种可视化的无损检测技术,EIT技术具有无辐射、非侵入、速度快、设备成本相对较低、设备尺寸相对较小等优点。由于热疗过程中温度变化造成组织特性变化,EIT技术对该变化引起的组织电导率的变化敏感,有希望成为一种辅助HIFU热疗过程的监测技术。相比较CT/MRI技术而言,EIT系统的独立测量次数较少、图像的空间分辨率较低;图像重建过程具有固有的病态性,测量噪声、电极位置误差等因素很容易造成重建过程发散。为解决以上问题,高性能宽频带的EIT数据采集系统和高性能的EIT图像重建算法,是EIT技术可用于临床应用的关键。因此,为了探索EIT技术在HIFU热疗过程监测中的应用,本论文首先综述了HIFU手术过程监测技术的研究现状和存在的问题;其次从EIT技术的原理出发,探讨了其用于HIFU热疗过程监测所亟待解决的图像空间分辨率问题,并提出了一种改进算法;然后研制了一套可以用于床边观测的高性能并行宽频带分布式EIT数据采集系统及样机;最后对离体生物组织的电阻/温度特性以及模拟实验装置中生物组织的升温过程进行了实验研究,验证了EIT技术用于HIFU治疗过程监测的可行性。本研究在国家自然科学基金（项目编号:61371017）的资助下完成了相关的研究,主要研究成果包含以下几个方面:首先,高空间分辨力EIT图像重建算法的研究。在研究既有EIT图像重建算法的基础上,针对热疗过程中只有局部电导率发生变化的特殊情况,提出一种改进图像分辨率的方法——基于感兴趣区域的图像重建算法。该方法通过限定感兴趣区域缩小图像重建过程中求解电导率变化的区域,从而能够在相同独立测量数目的条件下有效提高感兴趣区域内图像的空间分辨率和重建精度。另外,由于大量的电导率未发生变化的区域不参与图像重建过程,图像重建过程（逆问题）的维数得以有效降低,并减小了EIT图像重建过程中的病态性,有效缩短计算时间,提高图像重建效率。其次,高性能医用EIT数据采集系统的研制。针对医疗过程检测的应用目的,研制一套安全可靠的多通道并行宽频带分布式EIT数据采集系统。首先通过理论建模分析了电路的误差源和寄生电容对测量信号的影响,为电路设计提供了指导方向;其次详细研究了各个电路模块的工作原理并进行了优化设计;完成了模块化的多通道并行宽频带EIT数据采集系统样机开发。该系统的工作频率范围在1kHz-1MHz,能够通过上位机控制信号调理电路的放大倍数,对不同的被测个体具有很强的适应性。该系统的分布式结构设计,有效提高了高频频段的测量性能,并通过独立的片上控制器设计,使系统具有可扩展性以适应不同电极数目的敏感阵列。在电阻网络和模拟水槽上的实验研究验证了该系统的性能达到了设计要求;在人体上的测试实验验证了该系统能够安全稳定用于临床检测目的。最后,EIT技术在热疗过程监测中应用的实验研究。采用MATLAB设计实现了热疗实验的自动化综合控制平台,该平台能够对加热源,多通道温度测量数据采集仪,EIT数据采集系统进行联合控制,并实时显示测量结果,使实验灵活可控。利用所研发的EIT数据采集系统在实验水槽上进行了一系列的离体猪肉组织和新鲜的大鼠肝脏组织的加热实验,研究了生物组织电导率和温度之间的关系,并观测到生物组织致死温度附近其电阻/温度系数发生突变的情况,这一特性有希望成为判断HIFU热疗过程达到治疗效果的有效依据。由于EIT技术相比MRI和CT具有显着的经济、安全、便捷的优点,有希望为HIFU热疗过程的一种有效辅助监测手段。论文最后总结了研究内容和创新性成果,讨论了存在的问题,对今后研究提出建议。
二、X线机械断层的仿真系统-机械断层的基本数学模型（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、X线机械断层的仿真系统-机械断层的基本数学模型（论文提纲范文）
（1）锥束CT智能精准引导放射治疗关键问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及其意义 |
| 1.2 锥束CT成像技术 |
| 1.2.1 锥束CT硬件系统 |
| 1.2.2 锥束CT重建算法 |
| 1.3 锥束CT引导放疗的关键问题及其国内外研究现状 |
| 1.3.1 锥束CT伪影修正 |
| 1.3.2 锥束CT引导靶区定位 |
| 1.3.3 放疗预后智能诊断 |
| 1.3.4 锥束CT引导放疗关键技术的评价指标 |
| 1.4 技术路线和论文的组织架构 |
| 第2章 定量锥束CT成像技术 |
| 2.1 基于阻挡器的锥束CT散射修正技术 |
| 2.1.1 阻挡器几何结构的建模 |
| 2.1.2 散射信号提取 |
| 2.1.3 基于阻挡器的三维重建算法 |
| 2.1.4 实验结果 |
| 2.1.5 讨论与总结 |
| 2.2 基于先验计划CT的锥束CT散射修正技术 |
| 2.2.1 工作流程 |
| 2.2.2 散射噪声抑制 |
| 2.2.3 GPU加速 |
| 2.2.4 实验结果 |
| 2.2.5 讨论与总结 |
| 2.3 基于深度卷积神经网络的分割辅助锥束CT散射修正 |
| 2.3.1 算法流程 |
| 2.3.2 利用深度卷积神经网络进行锥束CT分割 |
| 2.3.3 使用自适应滤波器进行散射伪影估计 |
| 2.3.4 结果 |
| 2.3.5 讨论与总结 |
| 2.4 自适应迭代环形伪影修正法 |
| 2.4.1 算法流程 |
| 2.4.2 利用相对全变分提取病人结构信息 |
| 2.4.3 环形伪影的提取 |
| 2.4.4 迭代停止标准 |
| 2.4.5 实验结果 |
| 2.4.6 讨论与总结 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 精准锥束CT引导靶区定位技术 |
| 3.1 基于one-shot学习的锥束CT前列腺定位技术 |
| 3.1.1 算法流程 |
| 3.1.2 深度学习模型 |
| 3.1.3 标记数据集的生成 |
| 3.1.4 测试T2RN模型 |
| 3.1.5 实验结果 |
| 3.1.6 讨论与总结 |
| 3.2 基于窄带匹配的无监督学习弹性配准技术 |
| 3.2.1 靶区勾画传播流程 |
| 3.2.2 基于窄带匹配的无监督学习 |
| 3.2.3 前列腺患者数据 |
| 3.2.4 靶区勾画的评估方法 |
| 3.2.5 实验结果 |
| 3.2.6 讨论与总结 |
| 第4章 放疗预后智能诊断技术 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 入选的病人 |
| 4.3 影像的采集与处理 |
| 4.4 深度学习模型 |
| 4.5 实验结果 |
| 4.6 讨论与总结 |
| 第5章 结束语 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 未来的研究方向 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）数字乳腺层析成像算法评估及图像增强方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 本文研究的必要性 |
| 1.2.1 DBT算法评估的必要性 |
| 1.2.2 DBT图像增强的必要性 |
| 1.3 本文主要贡献及结构安排 |
| 1.3.1 本文主要贡献 |
| 1.3.2 本文结构安排 |
| 第二章 DBT成像系统及关键技术简介 |
| 2.1 DBT成像系统 |
| 2.1.1 DBT系统控制及结构设计 |
| 2.1.2 X射线曝光控制模块 |
| 2.1.3 机械控制模块 |
| 2.1.4 数据采集模块 |
| 2.1.5 DBT成像模式 |
| 2.2 DBT成像关键技术 |
| 2.2.1 投影数据校正 |
| 2.2.2 投影增强 |
| 2.2.3 系统几何校正 |
| 2.2.4 DBT图像重建 |
| 第三章 数字乳腺层析成像算法评估 |
| 3.1 方法与评价指标 |
| 3.1.1 DBT成像系统几何 |
| 3.1.2 DBT低剂量仿真算法 |
| 3.1.3 DBT图像重建算法 |
| 3.1.4 图像质量评估指标 |
| 3.2 数据与实验设置 |
| 3.2.1 实验数据集 |
| 3.2.2 实验参数设定 |
| 3.3 实验结果与分析 |
| 3.3.1 低剂量仿真验证实验 |
| 3.3.2 不同辐射剂量水平与重建算法的视觉分析结果 |
| 3.3.3 辐射剂量影响因素的定量分析结果 |
| 3.3.4 重建算法影响因素的定量分析结果 |
| 3.4 讨论与小结 |
| 第四章 基于深度学习的个性化DBT钼钯图像增强 |
| 4.1 DBT钼钯图像增强算法概述 |
| 4.1.1 网络架构 |
| 4.1.2 个性化增强风格 |
| 4.2 实验设置 |
| 4.2.1 实验数据集 |
| 4.2.2 数据预处理 |
| 4.2.3 网络训练 |
| 4.2.4 参数设置 |
| 4.3 实验结果 |
| 4.3.1 网络架构评估 |
| 4.3.2 多尺度级联策略的有效性 |
| 4.3.3 个性化增强风格生成 |
| 4.4 讨论与小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.1.1 DBT成像算法评估 |
| 5.1.2 DBT图像增强 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间研究成果 |
| 致谢 |
（3）基于稀疏张量字典学习的低剂量CT图像重建研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 CT成像技术发展 |
| 1.2 X射线CT成像基础 |
| 1.3 低剂量CT研究背景及意义 |
| 1.4 主要研究内容和技术路线 |
| 1.5 论文结构安排 |
| 1.6 本章小节 |
| 第2章 CT图像重建方法 |
| 2.1 基于解析的重建方法 |
| 2.2 基于迭代框架的重建方法 |
| 2.3 基于压缩感知的重建方法 |
| 2.4 本章小节 |
| 第3章 低剂量CT扫描实验平台 |
| 3.1 低剂量CT探测器选择 |
| 3.2 X射线发生器选择 |
| 3.3 低剂量CT实验平台搭建 |
| 3.4 本章小节 |
| 第4章 稀疏张量字典学习 |
| 4.1 字典学习图像重建 |
| 4.1.1 稀疏字典 |
| 4.1.2 张量字典 |
| 4.2 基于统计信息与张量字典的重建方法 |
| 4.2.1 基于三阶张量字典稀疏表示 |
| 4.2.2 低剂量CT系统矩阵确定 |
| 4.2.3 基于统计信息的张量字典学习 |
| 4.2.4 数据驱动的张量字典学习 |
| 4.3 本章小节 |
| 第5章 CT成像的数值实验验证 |
| 5.1 数字体模基准测试 |
| 5.1.1 数字体膜简绍 |
| 5.1.2 数字体膜重建结果及分析 |
| 5.2 低剂量CT图像重建 |
| 5.2.1 实验数据描述及预处理 |
| 5.2.2 低剂量CT重建结果及分析 |
| 5.3 本章小节 |
| 第6章 结束语 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 未来工作与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）机械臂锥束CT的机械校正及几何标定中标定物识别研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景与意义 |
| 1.1.1 CT技术的发展 |
| 1.1.2 锥束CT系统几何标定的需求 |
| 1.2 课题的研究现状 |
| 1.2.1 现有的几何标定方法 |
| 1.2.2 现有的标定物分割方法 |
| 1.2.3 常用的锥束CT系统 |
| 1.3 论文的主要工作 |
| 1.4 论文的结构安排 |
| 第二章 在线几何标定方法和机械臂锥束CT系统 |
| 2.1 基于标定板的在线几何标定 |
| 2.2 机械臂锥束CT系统 |
| 2.2.1 机械臂锥束CT系统介绍 |
| 2.2.2 机械扫描运动轨迹计算 |
| 2.3 小结 |
| 第三章 机械臂锥束CT系统的机械校正 |
| 3.1 机械臂机械校正的意义 |
| 3.2 机械臂机械校正的依据 |
| 3.3 机械臂机械校正的方法 |
| 3.3.1 基于钢针校正工装的机械校正 |
| 3.3.2 基于钢球校正工装的机械校正 |
| 3.3.3 基于标定模体的机械校正 |
| 3.4 仿真实验 |
| 3.5 实际数据实验 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 锥束CT在线几何标定中标定物像的识别 |
| 4.1 深度学习在计算机视觉的应用 |
| 4.1.1 U-Net网络 |
| 4.1.2 Mask R-CNN网络 |
| 4.2 基于U-Net和Mask R-CNN的钢珠点识别方法 |
| 4.3 仿真实验 |
| 4.4 实际数据实验 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 主要研究内容及成果 |
| 5.2 存在的问题及展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及取得的成果 |
| 致谢 |
（5）基于PMUT线阵柱形运动的乳腺超声CT系统设计及成像算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 超声CT技术发展历史及趋势 |
| 1.3 本文的总体研究方案及内容安排 |
| 2.超声成像的理论基础 |
| 2.1 超声波的理论基础 |
| 2.1.1 超声波在生物组织中的传播 |
| 2.1.2 超声波在生物组织中的散射 |
| 2.1.3 压电超声换能器 |
| 2.1.4 阵列声源的辐射声场 |
| 2.2 超声成像系统的分辨力 |
| 2.2.1 空间分辨力 |
| 2.2.2 对比分辨力 |
| 2.2.3 时间分辨力 |
| 2.3 本章小结 |
| 3.基于PMUT线阵柱形运动的三维乳腺超声CT系统 |
| 3.1 乳腺超声CT系统设计 |
| 3.2 乳腺超声CT系统实现 |
| 3.2.1 超声换能器配置方案 |
| 3.2.2 多通道超声信号发射/采集电路系统 |
| 3.2.3 系统初步样机集成 |
| 3.3 系统平台的性能测试 |
| 3.3.1 圆周扫描测试方法 |
| 3.3.2 自适应时间增益补偿原理 |
| 3.3.3 乳腺超声断层图像重建算法 |
| 3.3.4 乳腺模型的实验结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 4.基于柱形扫描的多视角乳腺超声断层成像技术 |
| 4.1 数字波束合成技术 |
| 4.1.1 声束偏转聚焦 |
| 4.1.2 幅度变迹技术 |
| 4.2 动态聚焦技术 |
| 4.2.1 动态聚焦技术的实现过程 |
| 4.2.2 线阵换能器延时数据计算 |
| 4.2.3 利用FPGA实现逐点聚焦算法 |
| 4.3 多视角乳腺超声断层成像技术 |
| 4.3.1 柱形扫描检测方案 |
| 4.3.2 垂直切片成像的算法研究 |
| 4.3.3 水平切片成像的算法研究 |
| 4.3.4 三维成像的算法研究 |
| 4.4 利用乳腺模型进行系统论证 |
| 4.4.1 垂直切片成像 |
| 4.4.2 水平切片成像 |
| 4.4.3 三维成像 |
| 4.4.4 临床前测试分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5.基于直线轨迹的乳腺超声断层成像算法 |
| 5.1 中心切片定理 |
| 5.2 图像重建测试方案 |
| 5.2.1 等距扇形束扫描方式 |
| 5.2.2 可旋转线阵的空间复合重建测试方案 |
| 5.3 图像重建算法 |
| 5.3.1 声速与声衰减重建 |
| 5.3.2 基于直线轨迹的卷积反投影重建算法 |
| 5.4 图像重建算法仿真验证 |
| 5.4.1 数值乳腺模型的仿真步骤 |
| 5.4.2 量化分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6.总结与展望 |
| 6.1 研究工作 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 进一步展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（6）基于投影增强的DBT图像重建及高密度物质伪影消除（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 课题的研究现状 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 1.4 本文结构安排 |
| 第二章 DBT成像简介 |
| 2.1 X射线成像理论 |
| 2.2 DBT重建算法 |
| 2.2.1 平移-叠加重建算法 |
| 2.2.2 滤波反投影算法 |
| 2.2.3 迭代重建算法 |
| 2.3 实验数据的来源 |
| 2.3.1 DBT原型机介绍 |
| 2.3.2 DBT成像面临的问题 |
| 2.4 讨论与小结 |
| 第三章 基于块重叠的限制对比度直方图均衡的投影增强 |
| 3.1 引言 |
| 3.1.1 乳腺X射线成像特性 |
| 3.1.2 图像增强方法回顾 |
| 3.2 基于BOL-CLAHE的乳腺投影增强 |
| 3.2.1 限制对比度直方图均衡 |
| 3.2.3 基于块重叠的限制对比度直方图均衡 |
| 3.3 实验设计 |
| 3.3.1 实验方案 |
| 3.3.2 投影增强结果 |
| 3.3.3 基于投影增强的图像重建结果 |
| 3.4 讨论与小结 |
| 第四章 基于加权反投影滤波的高密度物质伪影消除 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 高密度物质伪影的形成过程 |
| 4.1.2 高密度物质伪影的校正方法 |
| 4.2 基于加权反投影滤波的高密度物质伪影消除 |
| 4.2.1 层间伪影校正 |
| 4.2.2 下冲伪影校正 |
| 4.3 实验设计 |
| 4.3.1 实验方案 |
| 4.3.2 体模数据重建结果 |
| 4.3.3 病人乳腺数据重建结果 |
| 4.4 讨论与小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 硕士期间研究成果 |
| 致谢 |
（7）基于碳纳米管场致发射阴极的分布式X射线源的研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 X射线概述 |
| 1.2 X射线源的发展和应用 |
| 1.3 CT成像原理 |
| 1.4 阵列X射线源的优势 |
| 1.5 国内外研究现状和发展态势 |
| 1.6 本论文的内容和安排 |
| 第二章 碳纳米管场致发射阴极相关内容概述 |
| 2.1 碳纳米管介绍 |
| 2.2 场发射理论 |
| 2.3 碳纳米管场发射优势 |
| 2.4 碳纳米管阴极的制备方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 碳纳米管阵列阴极的制备 |
| 3.1 通过等离子增强CVD方法制备碳纳米管阵列 |
| 3.1.1 光刻工艺 |
| 3.1.2 真空镀膜工艺 |
| 3.1.3 碳纳米管阵列的生长 |
| 3.1.4 碳纳米管生长机理探索 |
| 3.2 碳纳米管阵列的转移 |
| 3.2.1 胶黏剂转移 |
| 3.2.2 焊料转移 |
| 3.3 碳纳米管阴极场发射性能测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 X射线源结构设计和仿真 |
| 4.1 X射线源的结构建模 |
| 4.2 聚焦极结构对电子束的影响 |
| 4.2.1 聚焦极位置对电子束聚焦的影响 |
| 4.2.2 聚焦极开口大小对聚焦性能的影响 |
| 4.2.3 聚焦筒长度对阳极焦点的影响 |
| 4.2.4 聚焦极倒角对阳极焦点的影响 |
| 4.3 栅极参数对电子束焦点的影响 |
| 4.3.1 栅极距离对电子束聚焦的影响 |
| 4.3.2 栅极电压对电子束聚焦的影响 |
| 4.4 优化后的X射线源聚焦性能 |
| 4.5 阵列式X射线源结构设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 阵列式X射线源装配及性能测试 |
| 5.1 X射线阵列源的实物制备 |
| 5.2 整管性能测试 |
| 5.2.1 X射线源场发射测试 |
| 5.2.2 X射线源焦点大小的测试 |
| 5.2.3 阵列X射线源成像测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（8）口腔颅颌面外科机器人中虚拟手术软件开发及精度验证（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 英文缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的背景及国内外现状 |
| 1.2 本课题研究意义 |
| 第二章 |
| 第一部分 2.1 口腔颅颌面外科机器人中虚拟手术软件的建立与临床应用研究 |
| 2.1.1 医学影像数据的处理及三维可视化与建模 |
| 2.1.1.1 材料与方法 |
| 2.1.1.2 结果 |
| 2.1.1.3 讨论 |
| 2.1.2 口颅颌面外科手术的虚拟与仿真 |
| 2.1.2.1 材料与方法 |
| 2.1.2.2 结果 |
| 2.1.2.3 讨论 |
| 2.1.3 口腔颅颌面外科虚拟手术软件的临床应用研究 |
| 2.1.3.1 材料与方法 |
| 2.1.3.2 结果 |
| 2.1.3.3 讨论 |
| 2.1.4 口腔颅颌面外科机器人工作末端的可视化 |
| 2.1.4.1 材料与方法 |
| 2.1.4.2 结果 |
| 2.1.4.3 讨论 |
| 第二部分 2.2 CMF Robot Plan软件在二维线距和角度测量的精度验证 |
| 2.2.1 材料与方法 |
| 2.2.2 结果 |
| 2.2.3 讨论 |
| 第三章 全文总结 |
| 3.1 结论 |
| 3.2 创新性 |
| 3.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 学术论文和科研成果目录 |
（9）基于X-Ray CT的煤矸颗粒细观结构及破损特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| Extended Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 选题背景及意义 |
| 1.3 煤矸细观结构及破损特性分析技术概述 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 2 基于CT扫描实验的煤与矸石颗粒细观结构表征 |
| 2.1 CT技术基本原理 |
| 2.2 煤与矸石颗粒CT扫描实验图像评价 |
| 2.3 煤与矸石颗粒CT扫描实验 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 煤与矸石颗粒CT图像处理及分析 |
| 3.1 煤与矸石颗粒CT数字图像处理基础 |
| 3.2 煤与矸石颗粒CT图像分割 |
| 3.3 煤与矸石颗粒CT值分布规律分析 |
| 3.4 本章小节 |
| 4 煤与矸石颗粒形态参数、细观结构参数及物理力学性能参数定量表征与计算 |
| 4.1 煤与矸石颗粒形态参数定量表征与计算.. |
| 4.2 煤与矸石颗粒细观结构参数定量表征与计算 |
| 4.3 煤与矸石颗粒物理力学性能参数定量表征与计算 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 煤与矸石颗粒冲击破碎仿真研究 |
| 5.1 非球形煤与矸石颗粒冲击破碎离散元仿真分析 |
| 5.2 基于DIP-FEM的煤与矸石颗粒冲击破碎有限元仿真分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 煤与矸石颗粒冲击破碎实验及破碎效果评价分析 |
| 6.1 煤与矸石颗粒冲击破碎实验研究 |
| 6.2 基于X-Ray CT扫描技术的煤与矸石颗粒群破碎效果评价分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（10）用于高强度聚焦超声热疗过程监测的电阻抗成像技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 HIFU手术的监控技术 |
| 1.1.1 HIFU治疗技术基本原理 |
| 1.1.2 HIFU治疗的历史发展 |
| 1.1.3 HIFU手术存在的问题 |
| 1.2 电阻抗层析成像技术简介 |
| 1.2.1 EIT技术的发展和研究现状 |
| 1.2.2 EIT技术应用于HIFU治疗过程监测需要解决的问题 |
| 1.3 论文的研究内容和结构安排 |
| 第二章 EIT技术的理论基础 |
| 2.1 医学电阻抗技术的基本原理 |
| 2.2 EIT问题的电磁场理论 |
| 2.3 EIT正问题 |
| 2.3.1 EIT正问题的解析解 |
| 2.3.2 EIT正问题的数值解 |
| 2.3.3 基于Galerkin方法的泛函构造 |
| 2.3.4 有限单元刚度矩阵的构造 |
| 2.3.5 EIT正问题求解方法 |
| 2.3.6 采用有限元法的正问题求解的仿真可靠性研究 |
| 2.4 EIT逆问题 |
| 2.4.1 定解问题的适定性 |
| 2.4.2 正则化方法 |
| 2.4.3 线性化方法 |
| 2.4.4 非线性方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于RROI的 EIT图像重建算法的改进 |
| 3.1 电阻抗图像分辨率的影响因素 |
| 3.2 灵敏系数理论 |
| 3.2.1 阻抗体积描述术 |
| 3.2.2 灵敏度系数理论的数学模型 |
| 3.3 基于RROI的 EIT图像重建算法的改进 |
| 3.3.1 灵敏度系数算法的离散形式 |
| 3.3.2 基于RROI的 EIT图像重建算法的改进 |
| 3.3.3 RROI方法的数学模型 |
| 3.3.4 RROI方法的迭代算法 |
| 3.4 RROI改进方法的仿真研究 |
| 3.4.1 ROI重建区域选择界面 |
| 3.4.2 均匀背景场域内单一目标的微小扰动 |
| 3.4.3 均匀背景场域内的一对电导率扰动 |
| 3.4.4 均匀背景场域中心的单一电导率强扰动 |
| 3.4.5 非均匀背景场域内的单一目标的微小扰动 |
| 3.4.6 改进方法仿真结果的定量分析 |
| 3.4.7 RROI改进方法的适用范围 |
| 3.5 RROI改进方法的实验研究 |
| 3.5.1 水槽中心处的单个电导率扰动实验 |
| 3.5.2 水槽中一对电导率扰动实验 |
| 3.5.3 改进方法水槽实验的定量分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 高性能宽频带EIT数据采集系统的研发 |
| 4.1 数据采集系统的总体方案设计 |
| 4.1.1 硬件系统的分类 |
| 4.1.2 等效电路分析 |
| 4.1.3 分布式控制方案设计 |
| 4.1.4 小结 |
| 4.2 数据采集系统的供电方案设计 |
| 4.2.1 数据采集系统的供电电源选择 |
| 4.2.2 电源滤波设计 |
| 4.3 主控板的设计 |
| 4.3.1 主控板的嵌入式软件开发 |
| 4.3.2 同步性控制方案设计 |
| 4.3.3 与上位机(PC)的通信接口模块 |
| 4.3.4 激励信号的产生模块 |
| 4.3.5 同步信号的产生模块 |
| 4.3.6 小结 |
| 4.4 前端测量板的设计 |
| 4.4.1 前端测量板的嵌入式软件开发 |
| 4.4.2 信号解调方案设计 |
| 4.4.3 激励信号选择模块 |
| 4.4.4 信号采集和处理模块 |
| 4.4.5 电阻抗测量方法对比 |
| 4.4.6 小结 |
| 4.5 阻抗测量系统的性能测试 |
| 4.5.1 测量条件 |
| 4.5.2 系统测量速度测试 |
| 4.5.3 线性度和准确性测试 |
| 4.5.4 重复性测试 |
| 4.5.5 信噪比(SNR)测试 |
| 4.5.6 模拟水槽的成像实验 |
| 4.5.7人体成像实验 |
| 4.5.8 小结 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 离体组织的电阻抗/温度特性研究 |
| 5.1 HIFU组织消融的温度特性 |
| 5.2 生物组织电阻抗测量模型 |
| 5.3 离体动物组织阻抗/温度特性研究 |
| 5.3.1 实验方案设计及平台搭建 |
| 5.3.2 阻抗温度监控界面 |
| 5.3.3 离体猪肉组织电阻温度特性实验 |
| 5.3.4 离体大鼠肝脏组织电阻温度特性实验 |
| 5.3.5 离体猪肉组织新鲜度与电阻温度特性实验 |
| 5.4 离体猪肉组织加热过程的EIT监测研究 |
| 5.4.1 实验方案设计及实验平台搭建 |
| 5.4.2 实验材料和实验配置 |
| 5.4.3 测量结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录一 数据采集系统 PCB 布线图 |
| 攻读博士学位期间科研工作成果 |
| 一、已发表或录用的论文 |
| 二、已授权或发表的专利 |
| 致谢 |
四、X线机械断层的仿真系统-机械断层的基本数学模型（论文参考文献）
- [1]锥束CT智能精准引导放射治疗关键问题研究[D]. 梁晓坤. 中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院), 2021(01)
- [2]数字乳腺层析成像算法评估及图像增强方法研究[D]. 邓耀宏. 南方医科大学, 2021
- [3]基于稀疏张量字典学习的低剂量CT图像重建研究[D]. 何明富. 成都理工大学, 2020(04)
- [4]机械臂锥束CT的机械校正及几何标定中标定物识别研究[D]. 凌庆庆. 南方医科大学, 2020
- [5]基于PMUT线阵柱形运动的乳腺超声CT系统设计及成像算法研究[D]. 刘畅. 中北大学, 2019(02)
- [6]基于投影增强的DBT图像重建及高密度物质伪影消除[D]. 李明强. 南方医科大学, 2019
- [7]基于碳纳米管场致发射阴极的分布式X射线源的研制[D]. 李小兵. 电子科技大学, 2019(01)
- [8]口腔颅颌面外科机器人中虚拟手术软件开发及精度验证[D]. 麻宏阳. 上海交通大学, 2018(02)
- [9]基于X-Ray CT的煤矸颗粒细观结构及破损特性研究[D]. 郑克洪. 中国矿业大学, 2016(03)
- [10]用于高强度聚焦超声热疗过程监测的电阻抗成像技术研究[D]. 苗枥文. 上海交通大学, 2016(01)