计算层析图像处理和重建的罕见的骨软骨瘤的诊断

文摘

客观的。我们应用计算机断层扫描(CT)探索骨软骨瘤罕见的成像表现的部分。基于医学图像去模糊使用卷积神经网络(CNN)和三维(3 d)重建的图像是为了提高图像进行诊断。方法。12例骨软骨瘤罕见地区经手术病理或临床回顾性分析长期动态观察使用医学成像和图像重建。有7个男性和5女性,平均年龄为43年。CT检查在所有情况下。通过氮化镓图像去模糊模型执行后的三维重建实现更高质量的图像。进行回顾性研究在上述情况下的成像表现;成像特点进行了综述。结果。损伤后的成像特性,包括近端半径的4例,4例肩胛骨,骨盆的2例,2例近端肋骨。软骨帽、皮层和胸骨骨表面的典型结构的研究情况。在连续成像特性,可见钙化在某些情况下,显著增强,但并没有在增强扫描;没有明显的病变发展方向。我们进行的图像处理技术是有用的在提高医疗诊断的质量。结论。罕见的网站骨软骨瘤有一定的成像特性。在大多数情况下,我们可以通过这些特性准确诊断骨软骨瘤罕见的网站通过本文提出的图像处理方法。

1。介绍

目前,该研究领域的图像去模糊医学领域主要包括医学图像处理后的数据集去模糊算法的实现。医疗领域的深入学习,图像地图数据集的地位是不言而喻的,和数据集的质量直接影响实验结果的质量。与其他图像退化和恢复问题相比,它更难以获得医学图像去模糊的数据集,因为很难捕捉到一双清晰图像与完全相同的因素在实际损伤地图,即使两个连续的图像。这两个图片不对应完全由于一些因素的变化,因此它几乎是不可能获得一双清晰和模糊图像一模一样的内容。

骨软骨瘤是一种常见的良性骨肿瘤的童年。它通常位于大脑皮层的一边干骨后端和表面的骨骼生长。它也被称为外骨骼疣。骨软骨瘤可分为单一和多个;后者有遗传倾向,影响骨骺或肢体畸形的发展,被称为多发性遗传性骨软骨瘤病,或支柱的延续。最常见的病变位于干骨后端,远端股骨,胫骨近端,近端肱骨。临床上,骨软骨瘤没有疼痛或压痛,产生相应的症状,当神经压缩。

骨软骨瘤是一种常见的良性肿瘤在临床工作中,占10 - 15%的骨肿瘤和20 - 50%的良性骨肿瘤。男女的比例是1.6:1 (1,2),最常见的网站是股骨远端和胫骨近端肱骨近端、远端半径,紧随其后的腓骨,也可以发生在平坦的骨骼和其他地方3]。本文着重于分析骨软骨瘤发生在平坦的骨头,不规则的骨头,近端半径。发生的骨软骨瘤罕见的地区,由于其特殊的位置,一般不引起临床医生的关注;诊断经验是有限的;在实际工作中,仍有诊断错误。本文总结了性能的骨软骨瘤12例罕见的零件,并努力改善骨软骨瘤的影像学诊断罕见的部分。

2。材料和方法

2.1。卷积神经网络

卷积神经网络是一个典型的深度学习网络,促进了人工智能的快速发展。卷积神经网络由输入层、卷积层,激活函数,池层和完全连接层。其中,输入层用于加载图像的输入像素大小 到网络;卷积层用于提取图像特征;输入图像和卷积内核应该乘以位置元素然后总结,最后,卷积后的地图功能的产品。在卷积操作、体重共享通常是用来减少计算量。共享相同权重不同的图像或图像卷积内核共享。使用重量共享可以减少卷积核的数量,加速网络的训练。为了更好地连接本地信息,卷积内核通常使用部分重叠的滑动特性映射到执行卷积操作。重叠滑动意味着有一个重叠两个相邻卷积内核。这种滑动方法使得当地接受字段的卷积计算减少计算,同时确保有一定的提取的信息之间的联系两个本地接受字段。在图所示的卷积神经网络操作1。

2.2。病人信息

进行回顾性研究收集12例骨软骨瘤的诊断在罕见的位置经手术病理或临床随访观察。有7个男性和5女性,平均年龄为43年。10与当地心悸患者诊断,2例病变发现在正常体检。所有患者进行CT检查。

2.3。手术适应症

执行手术治疗的情况下明显的临床症状,包括疼痛、关节运动有限,神经与血管的压缩,滑囊炎,或者严重影响外观。single-pedicled患者骨软骨瘤,发生在四肢长管骨,只有定期随访观察如果没有临床症状(4- - - - - -6]。考虑手术切除的骨软骨瘤(1)临床症状如疼痛或不适;(2)病变椎弓根骨折;(3)地方滑囊炎;(4)影响关节活动;(5)神经血管的压缩;(6)病变可能在短时间内增加或症状可能加重;恶性变化可能是怀疑;(7)患者影响外观强烈需求手术。至于多发性骨软骨瘤,由于全身多处损伤,患者应该选择执行手术的领域最影响他们。 Most of these areas seriously affect the appearance or joint activity and even cause joint deformities or they should be vigilant in the short term. Here, the malignant areas are seen to be existent.

图像特征的比较分析包括发病率的研究中,病变的数量,软骨帽的形状,病变的密度,和病变的密度的变化增强扫描后,邻近骨皮质和骨结构的状况,病变发展的方向,和周围的软组织。我们总结其成像特点,提高诊断的准确性。

2.4。手术切除范围

纵向切口,分离的表面质量,降低囊,将骨膜外环在0.5 ~ 1厘米的基础质量,降低主机的正常骨皮质骨手术刀沿着这条线,然后松开底部的质量。等离子体一定要去除纤维膜、软骨帽,和骨骼疣外肿瘤与周围正常的软骨骨膜和骨密质。

3所示。结果

3.1。病变的分布

为了验证模型的有效性,本文探讨了图像运动模糊去除模型的性能提出了从三个方面:视觉效果,峰值信噪比和培训时间。本文中的模型收敛后200000倍以上的训练集,训练和测试模型的效果在测试集。

的影响消除模糊的部分图像从图像数据中设置如图2。左边是原始数据集模糊图像,右边是清晰的图片后生成模型在本文中。可以从实验的视觉效果,本文提出的模型的视觉效果达到一个明确的解决消除医学图像的模糊图像,培训期间和每一步的计算时间增加了0.04秒,考试时间也减少了0.04秒。

本文使用峰值信噪比(PSNR)来测量图像处理的效果。PSNR是一个工程项代表的比例最大可能的功率信号的噪声,影响其破坏力表示精度。因为许多信号有一个很宽的动态范围,他们通常用对数分贝表示单位。峰值信噪比越高,越高恢复图像和原始图像之间的相似性。本文比较与CNN-15这个指标,基于l0去模糊方法规范,我们以前的工作SRN方法。实验结果如表所示1。

随着时间的推移模型训练的收敛图所示3。

红色代表模型本文和蓝色代表了图像模糊模型的基础上生成对抗网络工作。可以看出,本文中的模型收敛速度比模型的工作。

有4例近端半径,肩胛骨的4例,2例骨盆,2例近端肋骨(如表所示2)。有2例近端半径(图4),4例肩胛骨的身体,背肩胛上方的(图5),2例骨盆(图6),2例近端肋(图7)。CT检查进行的所有研究病例排除可能的骨软骨瘤病变在其他流行的网站,这是判定病人研究单例。

中间的第4部分显示了肢体的近端半径,例如,在图4基于CT使用医学图像和三维分析基于图像重建。有4例肩胛骨和2例骨盆前的肩胛骨。左下颌角如图5。左下颌喙突如图6。近端肋2图所示7。

3.2。软骨帽形态

骨软骨瘤的顶部覆盖着软骨,软骨帽,在厚度不同。瘦的只有线性半透明的地区,这是不容易看到的。7病人的肿瘤表面CT检查显示典型的软骨信号。结合CT和三维图像重建,发现3例,strip-like钙化软骨帽内被发现。这组患者主要是固着,病变是盘状或半球形,顶端是不均匀,显示结节和菜花样的变化。病变软骨帽小和定义良好的,这表明良性增长。

3.3。病变的变化和增强扫描

12例,3有点状的,strip-like钙化病灶内,和其他的病变软骨和骨骼密度或信号的变化。没有明显的异常增强所有病灶增强扫描,显示病变的血流不丰富。

3.4。附近的皮层和骨骼结构

病变显示连续的连接与相邻正常骨骨(女)皮层。没有明显的骨破坏、骨膜反应被发现在相邻的骨头。

3.5。病变发展的方向

出现近端骨软骨瘤的半径是一个局部隆起不明显的方向性。骨软骨瘤的肩胛骨的身体显示当地骨隆起后肩胛骨的一部分没有明显的方向性。骨软骨瘤向外生长。两例肋骨骨软骨瘤发生沿长轴附近的肋骨和增长的肋骨。

3.6。周围软组织

在学习的情况下,骨皮质完整,没有明显的局部软组织肿胀,里面也没有异常的密度变化。没有出现在增强扫描异常增强。

4所示。讨论

4.1。骨软骨瘤的病因和病理基础

一些研究得出这样的结论:骨软骨瘤是一个真正的肿瘤,和一些学者认为,这是由于缺乏增长的发展松果体(7- - - - - -9]。Virchow等人提出一个骨软骨瘤是一种肿瘤骺软骨板分离时形成和生长在开发过程中外侧骨外。Lithtenstein等人认为,骨膜发展异常,和流离失所的软骨巢继续增长10- - - - - -13]。骨软骨瘤是一种典型的三层结构:(1)表层与稀缺血管胶原结缔组织,与周围的骨膜和紧密连接到底层组织;(2)中间一层灰蓝色透明软骨,也就是说,“软骨帽,”,这是类似于正常软骨和通常钙化;(3)基本层的主体是肿瘤,和骨髓含有黄色的骨髓是连接到骨骼的影响。理论上,骨软骨瘤可以出现在任何骨与软骨内化骨,一种僵化的形式(12]。

4.2。一般摄影的优点,CT, MRI等影像诊断的方法

x射线诊断是简单和容易的。这是一个基本的检测方法。它可以初步确定骨软骨瘤病变的生长方向,内部钙化,皮质是否连接。它有明显的优势在中间肢体骨软骨瘤的诊断。地区有许多重叠的地区,如骨盆,肋骨,肩胛骨,还需要进一步的CT扫描来确认。CT检查和三维重建能清楚显示肿瘤之间的关系和影响,表明连续与周围的骨皮质病变,病变钙化的软骨帽,和周围软组织的状况13,14]。结合增强扫描判断病变的血流量,可以基本上证实了诊断。这是骨软骨瘤的诊断的首选方法罕见的网站;它也有助于骨软骨瘤和骨膜软骨肉瘤的鉴别诊断。

MRI也可以独立诊断骨软骨瘤(15]。它可以显示肿瘤之间的联系和影响骨从多个角度。它可以直接显示软骨软骨帽的信号。MRI还可以显示囊病变周围的变化。基底边缘的肿瘤在MRI是一个线性皮质骨连接正常女性骨,T1WI和T2WI信号较低;松质骨与脂肪髓,温和T1WI高信号,T2WI信号;noncalcified软骨。的外观帽是叶状的,包含统一和一致的软骨。T1WI低信号,T2WI高信号。钙化软骨帽T1WI和T2WI均带状或cauliflower-shaped低信号区。表面纤维膜是线性低信号(16,17]。

4.3。鉴别诊断

(1)软骨肉瘤:它通常发生在四肢的骨骼。大多数被认为是相关的胚胎组织或异位,大部分内生、外生,或副皮质肿瘤分成小叶的纤维信封,和主要组件是透明软骨。由低信号均匀高信号透明软骨分离纤维隔间和叶子形状的变化或不均匀信号;恶性程度较高。多个遗传外生骨疣,患者恶性转变成软骨肉瘤的风险更大。软骨肉瘤更有可能如果软骨帽的厚度大于2厘米(18]。

(2)恶性骨软骨瘤的变化:主要表现如下:(1)肿瘤迅速增长;(2)软骨帽的厚度大于1.0厘米或大量不规则钙化;(3)钙化的软骨帽的密度突然消失;半透明的领域出现的新;周围软组织肿块出现肿瘤,肿瘤的远处转移。

(3)骨岛:均匀密度阴影在任何骨的一部分,主要是均匀高密度阴影,即致密骨岛屿,有均匀的低密度阴影变化,如骨质疏松性骨岛屿。这是一个共同发展的突变,是一个良性的改变;然而,它很少从皮质骨的生长,及其统一的内部密度是其特点。

4.4。医学图像处理技术用于医学诊断

近年来,随着成像设备的普及,数字图像的大规模使用,图像去模糊的应用价值不断增加,许多算法盲目提高去除效果图像模糊,但忽略了算法的运行时间。为了进一步提高算法的有效性和实用性,本文结合了大量的相关工作,提出了一个模型基于网络生成对策消除运动模糊图像,从而大大提高了模型的实用性;在此基础上,进一步基于卷积神经网络方法可用于去除图像模糊。

除了本文中描述的罕见的骨软骨瘤、骨软骨瘤的脊椎和锁骨也被报道在文献[19]。其中,在脊髓脊柱骨软骨瘤是常见的附属物,尤其是尖尖的过程。

简而言之,除了一些常见的骨软骨瘤的共同特征,骨软骨瘤罕见的部分结合这组病例及相关文献[20.]。

5。结论

本文利用三维医学图像重建基于CT和总结了以下特点:骨软骨瘤可能出现在肩胛骨,近端半径,和骨盆,罕见的零件如肋骨;病变是孤独的;广泛的底部连接到女性骨,大脑皮层不断从女性骨肿瘤,外缘是皮质骨骨连接正常,内部松质骨,这与母亲的髓腔;软骨帽的结构。CT可以显示软骨帽的存在;恶性变化是罕见的;没有明显的方向增长。因为有几个病例在这一组,不包括骨软骨瘤的罕见的部分,因此骨软骨瘤的成像研究罕见的部分需要进一步研究和扩展。此外,三维医学图像诊断后可以应用超限分辨图像重建实现从而达到一个更好的图像质量。

数据可用性

所使用的图像数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

伦理批准

没有伦理审批要求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者意识到盛京医院协助处理医学图像和医学工程师的协助在医学图像重建和诊断。

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