【摘 要】
：
经直肠超声（Trans Rectal Ultra Sound,TRUS）穿刺手术是检测前列腺是否癌变的重要技术,该技术通过手术中实时2D TRUS图像与术前3D TRUS图像的空间位置关系,来快速定位前列腺中疑似癌变的组织或细胞。但是对患者进行穿刺手术时,由于采用局部麻醉,存在患者无法缓解不适而发生的身体运动,以及TRUS探头对前列腺造成挤压等情况,这些情况将导致前列腺运动,致使原本建立的术中实时
论文部分内容阅读
经直肠超声（Trans Rectal Ultra Sound,TRUS）穿刺手术是检测前列腺是否癌变的重要技术,该技术通过手术中实时2D TRUS图像与术前3D TRUS图像的空间位置关系,来快速定位前列腺中疑似癌变的组织或细胞。但是对患者进行穿刺手术时,由于采用局部麻醉,存在患者无法缓解不适而发生的身体运动,以及TRUS探头对前列腺造成挤压等情况,这些情况将导致前列腺运动,致使原本建立的术中实时2D TRUS图像与术前3D TRUS图像的空间位置关系发生偏差。因此实现自动、准确、实时的2D/3D TRUS图像配准,以补偿前列腺运动具有重要的意义。目前2D/3D TRUS图像配准运动补偿技术的实时性、准确性都不高。由于临床穿刺时,医生重点关注2D TRUS图像中前列腺区域疑似癌变的组织或细胞,因此本文采用前列腺分割和2D/3D图像配准结合的多任务深度学习方法对前列腺运动进行补偿,具体研究内容如下:（1）构建了基于术前3D TRUS图像的多任务深度学习数据集。首先使用3D Slicer分割3D TRUS图像获得3D前列腺图像;然后对3D TRUS图像和3D前列腺图像设置相同的空间坐标系和初始平面,采用平面变换和切面采样方法提取2D切片TRUS图像序列和2D切片前列腺图像序列;最后以平面变换、2D切片TRUS图像序列和2D切片前列腺图像序列构建多任务深度学习的数据集。（2）设计了基于多任务深度学习2D/3D图像配准的运动补偿技术。从临床需求出发,搭建了共享层、前列腺分割和2D/3D图像配准组合的多任务深度学习网络结构。共享层网络提取输入图像的特征,前列腺分割网络由共享层特征、空间注意力模块和空洞空间卷积池化金字塔组成,加强了共享层提取特征中前列腺区域特征的权重,2D/3D图像配准网络由共享层特征、通道注意力模块、随机丢弃和线性层组成,来补偿前列腺运动。网络采用多任务损失函数联合训练,使用数据增强和Dropout优化过拟合问题。构建多任务深度学习数据集后训练、测试网络,2D/3D图像配准结果显示旋转角度均方根误差为12.68±7.59°、位移距离均方根误差为3.10±2.63mm。（3）开展了运动补偿实验。模拟临床医生穿刺过程,标记2D/3D图像配准运动补偿参考图像中特征点作为目标穿刺点,配准图像中特征点作为实际穿刺点。将两特征点映射到3D TRUS图像中并且计算空间距离,以该距离8)为运动补偿实验评价标准。分别采用了2D切片TRUS图像和术中实时2D TRUS图像作为运动补偿实验中参考图像,结果显示8)分别为1.86±1.74mm和2.37±1.06mm,运动补偿时间为33±2ms。实验结果验证了本文运动补偿技术的有效性和实时性。
其他文献
生态环境为人类的生产生活提供了坚实的基础,是社会稳定发展的重要保障,人类对环境过度开发,使得生态环境遭受到一定程度的破坏,这种现象已经成为了各国政府机构、民间组织乃至个人谈论的热点话题。如何全面、科学、稳定、有效的评价生态环境质量,事关环境改善计划的制定、调整及成果的评估。处于南方丘陵地区的柘林湖流域,在过去数十年间大力发展旅游业,生态环境状况遭受了一定的人为破坏,如非法填湖导致湖体库容减少,生态
随着化石能源的过度使用,人类面临的能源危机以及环境污染问题日趋严重,亟需找到一种新能源来替代化石能源。光催化水分解制氢技术能够高效利用太阳能,产生洁净无污染的氢气,是解决能源紧缺和环境问题的理想手段。发展光催化水分解制氢技术的核心在于高效光催化材料的开发。三嗪基共价有机框架（CTFs）由于其内部特殊的三嗪环结构,具有特殊的物理化学性质和结构特性,是一种极具潜力的光催化剂。然而纯的CTFs的产氢效率
近年来,由于社会工业化进程加快,大量的抗生素以及有机污染物被排放到周围环境中。抗生素由于生物毒性大、成分复杂、色度高、难溶物质含量多和生物降解性差而难以处理,对人类健康和生态平衡造成严重威胁。因此,迫切需要开发一种高效的水体净化技术来处理抗生素废水。传统的光催化剂存在表面活性位点少、只对部分波长范围的光产生响应、光生电子空穴不易分离以及催化活性低等缺陷,而Z型异质结可以降低光生载流子的复合﹑扩大半
小样本图像分类的主要目的在于学习一个具有良好泛化性能的分类模型,该模型在未见过的图像类别上仅需使用少量有标签样本进行学习,就可以取得良好的分类效果。这在现实中有着十分重要的应用价值,一方面,有些类别的样本数量十分稀少,获取难度较大,另一方面,对于有些样本而言,标注成本往往很高。因此,在标注样本数量很少的情况下,研究如何提升模型的分类性能有着极其重要的作用。在基于小样本学习的图像分类任务中,提取出更
肝脏超声造影是一种针对肝癌早期筛查的医学影像技术,然而在超声造影检查过程中,由于患者存在呼吸运动,影响了造影量化诊断参数获取的准确性,从而导致诊断结果可能出现偏差。因此,开展肝脏超声造影序列图像呼吸运动校正技术研究,探究有效的呼吸运动校正技术,对提高超声造影量化诊断参数获取的准确性,促进超声造影量化诊断技术的发展具有重要意义。本文针对肝脏超声造影检查过程中受呼吸运动影响,致使造影量化诊断参数获取准
现代工业中排放的染料废水和含铬废水具有毒性、致畸性和致癌性等严重危害,对生态平衡和人类健康构成严重威胁。因此,寻找能够快速有效并且廉价的吸附去除废水中污染物的吸附剂是人类社会可持续发展的关键。壳聚糖是一种广泛存在且廉价易得的生物大分子,且含有大量的氨基和羟基,能有效对污染物进行吸附。采用合适的制备技术、交联方式和修饰方法能有效提高壳聚糖材料的机械强度、可回收性能、吸附容量和选择性吸附性能。在本研究
作为上世纪发展起来的新型飞行器,直升机被广泛应用于军事、救灾、旅游等各个领域。随着直升机在各领域应用更加广泛,直升机的安全性也变得愈发重要。桨毂作为直升机旋翼系统的核心部件之一,在直升机长时间飞行状态下,桨毂会由于长期受力而产生疲劳裂纹,若没有及时发现裂纹,将直接影响旋翼系统的正常工作进而影响直升机飞行安全。近些年来,利用声发射检测技术对直升机部件产生的疲劳裂纹进行检测并进行裂纹状态识别,能在很大
红外传感器可以根据物体的热辐射效应得到红外图像,并且红外传感器工作在全天候,不受外界环境的干扰,但不能细腻地显示目标的轮廓和背景信息;相比之下,可见光传感器在纹理细节方面具有较高的空间识别度,符合人类视觉系统的感知,但无法显著性地突出目标。因此,整合多源图像的优势信息到单幅图像以便更细致地描述同一场景中每个物体的特征信息已经成为一个研究热点。在此背景下,由于红外与可见光图像融合研究不断深入,该项技
机载视景系统是飞行控制系统的重要组成部分,具有直观、生动的信息传递方式,能够有效的降低飞行员的驾驶负担。同时凭借其实时视景画面,能够在退化视觉环境（Degraded Visual Environment,DVE）下具有同可视条件下相同的操作效率,从而为机组的飞行安全提供额外的保障。因此,机载视景系统具有非常重要的研究意义。本文对基于OpenGL es的机载视景系统进行研究,设计了基于IMX6Q与V
立体视觉标定是获得三维空间点与成像像素点之间对应关系的过程。如今,立体视觉测量系统正广泛应用于大视场环境下大型工件的测量（例如:直升机旋翼桨叶运动参数测量中,桨叶直径长达4.2m）。立体视觉标定作为立体视觉测量的核心步骤,其精度直接影响测量系统的性能。汇聚型双目立体视觉系统具有公共视场大、摄像机摆放灵活等特点,更容易满足大视场环境下高精度测量的需求。因此,大视场环境下的汇聚型双目立体视觉标定技术具