ISSN 1004-4140
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2021年  第30卷  第4期

理论与方法
基于改进U-Net卷积神经网络的储层预测
陈康, 狄贵东, 张佳佳, 周游, 吴尧, 张广智
2021, 30(4): 403-416. doi: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.04.01
摘要(48) PDF(13)
摘要:
传统的U-Net卷积神经网络大多存在深层网络梯度消失的问题。本文在U-Net卷积神经网络中加入残差模块,提出了一种改进U-Net卷积神经网络。残差模块保证了U-Net卷积神经网络在误差反向传播过程中梯度的存在,在一定程度上可以缓解梯度消失的问题。最后将改进U-Net卷积神经网络应用于实际储层预测中,实际数据测试结果表明基于改进U-Net卷积神经网络在岩性识别以及“甜点”预测上均能取得较好的效果。
地球物理CT
潜水波层析成像速度建模技术在鄂尔多斯黄土塬区的应用研究
李立胜, 王兆旗, 丁梁波, 徐志诚, 叶月明, 陈见伟
2021, 30(4): 417-424. doi: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.04.02
摘要(52) PDF(10)
摘要:
针对鄂尔多斯盆地西缘黄土塬区复杂地表和复杂地下构造导致难以准确成像问题,采用浅层潜水波层析反演(DWT)速度建模技术,同时辅以中深层反射波层析成像技术,形成一套实用叠前深度偏移速度建模方法。首先生成一个基于钻井和解释信息的起始近地表速度,其次利用潜水波层析反演建立初始近地表模型,将其与常规处理获得的中深层速度模型进行匹配拼接,建立起初始的起伏地表全速度模型,然后在此基础上利用基于反射波的网格层析进行中深层速度建模,经过多轮次迭代,最终获得可靠的高精度速度模型。鄂尔多斯盆地西缘MJT工区地震资料的成像处理验证了这一套速度建模技术的有效性,地下构造成像更合理也更精确。
大足石刻北山168窟围岩病害高频瑞雷波成像
向俊锋, 周仕礼, 蒋晓菁, 麻润杰, 王若璇, 魏猛
2021, 30(4): 425-436. doi: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.04.03
摘要(32) PDF(2)
摘要:
大足石刻北山168窟为五百罗汉窟,开凿于1119年至1125年,窟高3.3m,宽3.14m,进深7.1m,是大足石刻中尺寸较大的一个重要洞窟。目前,168窟围岩裂隙风化病害十分严重,面临失稳坍塌的危险。为制定针对性的长久保护措施,需查明168窟围岩病害的现状。通过现场调查、物探、钻探等技术手段,获取了大足石刻北山168窟及邻近区域的工程地质条件。进一步,采用高频瑞雷波探测技术对168窟顶板岩体进行瑞雷波相速度成像,考虑168窟顶板岩体特定的围岩边界条件和场地工程地质条件,对洞窟顶板岩体瑞雷波相速度-深度成像剖面中的低速区分布进行成因分析和解译,揭示石窟顶板岩体风化现状和节理裂隙的发育情况。为分析评价洞窟围岩稳定性和石窟保护工程设计提供基础性地质资料和必要的计算参数,也为相关技术在文物保护工程的应用提供经验和借鉴。
工业CT
基于U型网络的X线头影图像特征点自动定位
肖贺, 戴修斌
2021, 30(4): 437-446. doi: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.04.04
摘要(43) PDF(5)
摘要:
为了提高口腔临床诊断效率,提出一种基于U型生成对抗网络的X线头影测量图像结构特征点自动定位方法。该方法在生成对抗网络框架下构建U型生成器网络,用于学习从当前图像到目标特征点偏移距离图的映射;再构建鉴别器网络以判断预测的偏移距离图是否与真实数据一致。将新采集的X线头影测量图像作为已训练的U型生成器网络输入,得到新图像针对目标特征点的偏移距离图,然后通过回归投票方法从预测出的偏移距离图中获得检测目标特征点坐标。实验结果表明,该方法相较于其他方法具有更高的检测成功率,能较准确地获得X线头影测量图像中结构特征点的位置。
医学成像与图像分析
磨玻璃病灶影像检查技术应用对比的体模研究
王诗鸣, 王国树, 吕发金, 金瑞, 陆云峰, 唐素荣, 郑伊能, 李信友
2021, 30(4): 447-454. doi: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.04.05
摘要(33) PDF(4)
摘要:
目的:借助嵌有磨玻璃病灶的胸部体模研究X线摄影、计算机断层扫描(CT)和数字断层融合(DTS)3种检查技术在新型冠状病毒肺炎筛查中的应用价值。方法:将19枚与新型冠状病毒肺炎的典型影像表征相似的类椭圆形磨玻璃影磨玻璃病灶置入体模内各肺叶处,分别用低剂量CT扫描、DTS扫描和X线摄影方法检查,更换病灶位置后再次检查,对3种方法的总检出率、磨玻璃病灶所在胸壁位置、肺叶位置、大小等对各方法检出率的影响进行分析。结果:CT技术的总检出率高达100%,DTS技术(52.6%)次之,但与最低的DR技术(31.6%)之间的差异无统计学意义,两者与CT技术之间的差异均具有统计学意义;DTS技术对前后方向上胸侧壁处的病灶的检出率可达100%,而对胸前壁或后壁处的病灶均未能检出,对病灶大小(不小于2.21cm×1.55cm)的敏感度为62.5%,不如对前后方向上的位置(胸侧壁处)的敏感度(100%);DR技术在此检出的最小病灶大小为4.86cm×4.5cm,其检出和未检出病灶的大小之间存在差异,对病灶大小(大于4cm×4cm)的敏感度(85.7%)高于对前后方向上的位置(胸侧壁处)的敏感度(60%);DTS或DR技术对不同肺叶内的病灶的检出率不存在显著性差异;3种技术的平均有效辐射剂量当量值之间的差异均具有统计学意义,DR技术最低,为0.026mSv/次,CT技术(0.829mSv/次)比DTS技术(0.709mSv/次)稍高。结论:除病情严重、炎症范围较大、行动不便的新型冠状病毒肺炎患者可考虑采用DR技术进行检查外,其他情况下宜用体检用低剂量CT检查方法为首选方案。
探讨CT扫描剂量对人工智能检测肺结节效能的影响
温德英, 潘雪琳, 姚辉, 李吉杰, 邓巧, 唐露, 伍希, 孙家瑜
2021, 30(4): 455-465. doi: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.04.06
摘要(23) PDF(9)
摘要:
目的:探讨影响人工智能检测肺结节效能的因素,力求为不同性质的结节提供个性化的扫描剂量及人工智能系统,同时为各人工智能系统适宜的扫描条件提供参考。方法:标准成人男子胸部X线/CT影像模型,内部随机分布15个不同密度和大小的模拟肺结节,采用不同的管电压和管电流对模型进行扫描,共扫描50次。应用不同公司的人工智能系统进行肺结节检测,采用Pearson χ2检验或Fisher确切概率法比较各组检出率和假阴性率;采用Kruskal-Wallis H检验比较假阳性率。结果:①不同管电压条件下,公司A和公司C对不同性质肺结节的检出率无统计学差异;公司B对+100HU结节的检出率,70kV(100%)组高于120kV(80%)和140kV(80%)组;公司B对3mm结节的检出率,70kV组(33.33%)高于120kV(0%)和140kV(0%)组,差异有统计学意义。②各管电压组内不同管电流间及各管电压组间,检出率、假阴性率的差异无统计学意义。各管电压组间假阳性率的差异具有统计学意义。③公司A在70kV组检出率(64.44%)低于公司B(80.00%)、假阴性率(35.56%)高于公司B(20.00%);公司A的假阳性率高于公司B和公司C;公司B和公司C间检出率、假阴性率、假阳性率无统计学差异。结论:人工智能辅助肺结节检测的灵敏度与CT扫描剂量无关,与结节性质及AI系统性能有关。本研究中公司B和公司C整体性能高于公司A,最佳扫描管电压分别是70kV、70kV和100kV。
基于BSA及固定碘速率探讨不同浓度对比剂对肝静脉CT成像效果的影响
董相宇, 方挺松, 袁健祥, 梁振华, 李均洪
2021, 30(4): 466-476. doi: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.04.07
摘要(37) PDF(4)
摘要:
目的:探讨基于体表面积(BSA)和固定碘速率给药,不同浓度对比剂对CT肝静脉成像质量的影响。方法:选取2020年1月至11月符合纳入标准,行上腹部增强CT扫描的患者130例,根据所用对比剂浓度不同,分为高浓度组(62例)和低浓度组(68例),高浓度组对比剂为碘帕醇(含碘370mg/mL),低浓度组对比剂为碘佛醇(含碘320mg/mL);根据BSA计算患者所用对比剂的总量,固定碘速率注射,进行分期动态扫描。选取肝静脉期数据行肝静脉血管重建,对图像质量进行评价,测量两组图像肝静脉和肝实质的CT值及其标准差值,计算信噪比和对比噪声比,并对图像质量进行主观评分;采用独立样本t检验比较两组间客观评价指标的差异,采用Mann-Whitney U检验比较主观评分的差异。结果:高、低浓度组图像评分分别为(3.74±0.47)分和(3.77±0.53)分,差异无统计学意义;两组间肝静脉左、中、右三支主干和同层面肝实质的CT值、SD值、SNR及肝静脉相对于肝实质的CNR,差异无统计学意义。结论:基于BSA及固定碘速率注射对比剂,两种不同浓度对比剂在肝静脉CT成像中的效果同样清晰利于诊断。
基于注意力机制和迁移学习的COVID-19深度学习诊断方法
魏东旭, 阎丽华, 史军强
2021, 30(4): 477-486. doi: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.04.08
摘要(42) PDF(7)
摘要:
目的:结合2019新型冠状病毒(COVID-19)肺炎患者肺CT影像学特征,提出一种多级空间注意力机制(ML-SAM)下的肺CT图像自动诊断模型,探讨该模型在COVID-19辅助诊断上的价值。方法:收集目前公开的COVID-19患者肺CT数据样本,在深度迁移学习框架下引入空间注意力多级聚焦策略,将数据样本、注意力机制与深度迁移学习卷积神经网络相结合,构建可在肺CT图像上自动诊断COVID-19肺炎的融合模型。结果:本文建立的融合模型对肺CT图像具有较好的分类性能,模型对COVID-19的正确识别率可达95%,同时实现了弱监督条件下肺CT图像关键特征的有效聚焦和提取。结论:本文建立的融合模型可被放射科医生或医疗保健专业人员作为COVID-19爆发期间快速、有效筛查COVID-19病例的智能辅助工具。
能谱CT
双能低剂量CT Mono技术参数评估乳腺癌新辅助化疗疗效的价值初探
陈文哲, 石岩, 李静
2021, 30(4): 487-494. doi: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.04.09
摘要(29) PDF(2)
摘要:
目的:探讨双能量CT Mono技术评估乳腺癌新辅助化疗(NAC)疗效的价值。方法:收集30例原发性乳腺癌患者的新辅助化疗前后的双能量能谱CT图像,根据RECIST标准进行临床疗效分组,分为:①NAC有效组:包括完全缓解(CR)、部分缓解(PR)病例;②NAC无效组:包括疾病稳定(SD)、疾病进展(PD)病例。术后根据(MP)病理分级系统,分为:①有效组:包括MP分级4~5级病例;②无效组,包括MP分级1~3级病例。将有效组与无效组间标准化碘浓度(NIC)、有效组与无效组间NIC变化率进行统计学分析及比较。结果:于上述分组中,NAC前有效组与无效组间NIC值差异无统计学意义,NAC后各分组中NIC值均不同程度降低,下降的差异具有统计学意义。结论:NIC值的下降率与化疗疗效呈正相关,NIC值可作为乳腺癌NAC疗效的评价指标。
AI在双源CT不同管电压下对肺结节的检测效能
朱丽娟, 朱晓明, 宋冬冬, 张清, 吴非
2021, 30(4): 495-502. doi: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.04.10
摘要(26) PDF(4)
摘要:
目的:探讨人工智能辅助诊断系统在双源CT不同管电压下对肺结节的检测效能。方法:回顾性的搜集行双源CT的门诊患者200例,经排除最终筛选得到198例符合标准的图像,将图像进行后处理,得到100kVp,融合120kVp和140kVp下的胸部CT图像;根据结节大小、密度及位置分组,比较在不同管电压下人工智能检测肺结节的假阳性与假阴性个数。结果:AI在双源CT 100kVp下对于磨玻璃结节具有较好的分辨能力;在双源CT融合120kVp图像中,对肺结节的误诊率最高,但具有较低的漏诊率;然而,在双源CT 140kVp下对肺结节自动检出效能最差。结论:人工智能在融合120kVp下对肺结节的检测的假阴性率较低,可以降低医师诊断肺结节的漏诊率。
医学CT
SAPHO综合征全脊柱病变的CT表现
于梅艳, 任蒙蒙, 霍健伟, 刘军莲, 洪月颖, 张亚男, 李忱, 李俊秋
2021, 30(4): 503-510. doi: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.04.11
摘要(30) PDF(7)
摘要:
目的:研究SAPHO综合征脊柱病变的CT表现特征,并进行定量分析。方法:纳入20例SAPHO综合征年轻患者,行低剂量CT检查,应用2017年强直性脊柱炎CT韧带骨赘评分(CTSS)评估椎体边缘骨赘增生、骨质破坏分布特征以及椎体骨质硬化、骨质硬化伴破坏和许莫氏结节的分布特征,评估椎间隙及椎旁软组织异常。结果:20例患者中18例提示全脊柱CT异常,145个椎体单位受累,以椎体前缘病变2.1%(68/3312)为主,对吻状病变9.9%(82/828)与非对吻状病变7.6%(63/828)在分布上二者之间无统计学差别,1个椎间隙狭窄,椎旁软组织未见异常;诸病变颈椎、胸椎、腰椎分布无统计学差异,总体病变以胸腰段为主;CTSS与病程无相关性。结论:低剂量CT可准确反映SAPHO综合征脊柱病变的胸腰段前缘椎体骨赘形成的特征表现,CTSS无法反映病程。
良恶性滋养细胞疾病的影像诊断与鉴别诊断
毛咪咪, 周存凉, 冯峰, 傅爱燕, 石健
2021, 30(4): 511-518. doi: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.04.12
摘要(21) PDF(2)
摘要:
目的:探讨MRI对良恶性滋养细胞疾病(GTD)的诊断价值。方法:回顾性分析55例(良性15例,恶性40例)经临床手术病理证实GTD的MRI表现。结果:15例良性病灶均位于宫腔,子宫肌层无受累;40例恶性病灶位于宫腔26例,宫颈管2例,均伴有子宫肌层浸润;位于子宫肌层12例,位于肌层的病灶,子宫结合带连续。MRI表现为病灶呈混杂信号影,T1WI于低信号中夹杂高信号者良性3例、恶性20例;增强扫描后40例恶性病变中10例呈动脉期强化,15例病灶分隔及实性部分中度以上强化,15例囊性病灶中央可见“暴风雪”样强化。良性均呈分隔状、渐进性持续性强化。31例恶性病变周围及肌层、宫旁可见增多增粗迂曲的流空血管影,5例良性病变宫旁见增多血管影,MR增强扫描显示清晰。结论:良恶性GTD的MRI表现具有一定特征性,可以很好的显示肿瘤侵及范围,早期有助于提示良恶性,为临床诊断及治疗提供依据。
肺类癌的CT表现分析
谭婉嫦, 冯结映, 赖文佳, 靳仓正
2021, 30(4): 519-524. doi: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.04.13
摘要(38) PDF(10)
摘要:
目的:探讨肺类癌的CT表现,提高对该病的影像诊断水平。方法:回顾性分析并总结8例病理确诊为肺类癌患者的CT征象。结果:8例肺类癌均为单发病灶。4例中央型肺类癌中,4例表现为支气管腔内结节灶、结节长轴与支气管长轴平行呈“平行征”改变,4例密度均匀,2例见分叶征,4例伴阻塞性炎症,3例伴阻塞性不张,2例伴阻塞以远黏液栓,2例伴少量胸腔积液。4例周围型肺类癌中,2例密度不均匀,2例见浅分叶征,1例见短毛刺征,3例见胸膜增厚,1例见斑点状钙化,未见阻塞性肺气肿、阻塞性炎症、阻塞性不张及胸腔积液等征象。所有病例均未见肺门及纵隔淋巴结肿大,未见远处转移。进行增强扫描的5例病灶均表现为中度-明显程度强化。结论:肺类癌的CT表现具有一定特征,掌握其特征性改变可提高诊断准确率,但确诊仍需依靠病理。
新型冠状病毒肺炎临床表现及CT影像学分析
车宏伟, 张晓琴, 柴军, 孙德俊
2021, 30(4): 525-532. doi: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.04.14
摘要(49) PDF(3)
摘要:
新型冠状病毒肺炎(COVID-19)在全世界多个国家短时间内流行传播,计算机断层扫描(CT)在新型冠状病毒肺炎中作为重要的辅助检查手段,可以对疾病的防控及诊疗发挥重要作用。本文通过临床诊断确诊的新冠肺炎患者的相关分析,研究其临床表现与CT表现,探讨CT在新冠肺炎中的应用价值,为将来疫情防控发挥更大作用。
锁骨朗格汉斯组织细胞增生症的影像诊断及鉴别
李明球, 杜钢, 彭加友, 方挺松, 张家雄
2021, 30(4): 533-538. doi: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.04.15
摘要(22) PDF(3)
摘要:
目的:总结锁骨朗格汉斯组织细胞增生症(LCH)的影像表现。材料与方法:收集2005年7月至2018年12月9例(男女比4︰5,平均年龄10.5岁)手术病理证实的锁骨LCH的术前X线、CT、MRI资料进行回顾性分析。结果:有4例位于锁骨中段,2例位于锁骨外1/3段,3例位于锁骨内1/3段或中内2/3段。6例表现为纯溶骨性骨质破坏,骨皮质断裂,破坏区边缘见反应性骨质增生及层状骨痂;1例表现为虫蚀状骨质破坏,病灶膨胀不明显,边界模糊。2例病灶膨胀性生长,其内见多发骨间隔,骨包壳完整,周围无软组织肿块。4例病灶在T1WI上呈不均匀低信号,T2WI上呈不均匀高信号,增强扫描中度不均匀强化。结论:锁骨LCH好发于儿童,不同分期和锁骨的不同部位影像表现均不同,需和尤文肉瘤、慢性骨髓炎、浆细胞骨髓瘤等疾病鉴别。