64 -片螺旋CT成像技术的应用,基于智能医学增强现实在呼吸道异物的诊断

文摘

呼吸道的异物是一种常见的意外伤害的儿童在我们国家,通常是一个重要的和严重的事件。呼吸道的损伤引起的外来物质严重威胁韩国儿童的健康和生命,也是父母的一个巨大挑战。的过程中在呼吸道异物的诊断,往往错过了诊断或严重的并发症。因此,本文提出了64片螺旋CT成像技术的应用,基于智能医学增强现实在呼吸道异物的诊断,以提高在呼吸道异物的诊断与治疗提供帮助,提高呼吸道异物的预后,并减少呼吸道异物的发病率。摘要36孩子接受了64片肺部螺旋CT扫描,并被转移到一个工作站进行多平面重建图像,最小密度投影三维容积重建成像,和CT虚拟内窥镜重建、位置、形状、大小、和大小的异物与相邻结构病变和病变在手术。实验表明,左支气管造粒占27.3%,右支气管造粒18.75%,主气管造粒28.6%;没有显著区别左和右支气管造粒(> 0.05),而主气管造粒和双边支气管造粒形状分布之间存在显著差异(P< 0.05)。这表明CT成像技术使更多的病人避免外科手术和确保螺旋计算机可以给孩子们带来最大的利益。64片的螺旋CT扫描可以诊断孩子的呼吸道的异物。检出率高,诊断故障率低。诊断原理为早期临床治疗提供参考。

1。介绍

呼吸道异物是一种常见的疾病在耳鼻喉科部门至关重要。在5岁以下的儿童更常见,偶尔在成人。它往往会导致不同程度的呼吸困难甚至死亡。因此,必须尽快诊断并给予正确的和有效的治疗。因此,在呼吸道异物的诊断必须清晰,大小、形状、性质、异物的位置必须尽可能的理解。CT成像技术的不断进步和应用正在逐步推进,获得高质量的CT图像的方法在低信噪比条件下的低剂量扫描和投影数据已成为利益的焦点。因此,研究人员需要不断地改善他们的CT系统硬件和软件来满足人们的要求,高质量的CT图像。

呼吸道异物的诊断儿童使用多层螺旋CT成像技术在中国要快得多,而小儿呼吸道异物的诊断技术的发展和更新快。小儿呼吸道异物的诊断方法已大大改善和发展。多层螺旋CT成像技术的治疗被认为是一个重要的突破在不久的将来基于传统能源集成探测器(1]。最终等人进行了CT时间减法成像仿真和实验研究的头模型注射碘和钆对比剂。减法成像结果表明,时间可以使造影剂形象突出了(2]。Kasemsiri等人认为,儿童吸入异物会导致巨大的痛苦的孩子,和更严重的甚至会危及生命。他建议CT成像技术可以减少误诊或漏诊的机会当呼吸道异物的诊断,这样更多的孩子可以尽可能早地、准确地诊断呼吸道的异物(3]。起来,Mustafaev和其他人进行了一项问卷调查对1490岁以下的儿童的母亲学习他们了解nut-like呼吸道异物,证明父母的意识普遍缺乏预防意外伤害的儿童呼吸道异物(4]。

检测和诊断小儿呼吸道异物的使用先进的多层螺旋CT成像技术开始在西方国家(5]。外来物质的检测和诊断儿童的呼吸道在韩国开始临床晚期与西方国家相比,及其发展相对缓慢。与现代科学技术的不断发展和进步,医疗技术的日益成熟,使用先进的多级螺旋CT成像治疗将是一个重要的研究工作,提高儿童呼吸道异物的诊断和准确诊断儿童呼吸道异物。Bogdanova进行图像重建在39个孩子在医院CT成像技术(6]。结果支气管镜下异物勘探和删除与图像重建后的结果进行比较。准确率达到95%7]。为了提高诊断的准确性气道异物的孩子,Mitev马比较的准确性的呼吸道异物的诊断两组孩子,这证明了多层螺旋CT成像技术具有很高的应用价值在呼吸道异物的诊断,提高儿童的诊断(8]。Yildiran和Sunam认为,防止孩子的呼吸道异物比治疗更重要。深入研究流行病学呼吸道的异物的性质是非常重要的在预防这样的紧急情况(9]。

本文旨在加深对呼吸道异物的理解,增强理解之间的关系的性质在呼吸道异物,肉芽在呼吸道的形成,减少误诊的呼吸道异物,并改善呼吸道异物的预后。与此同时,64片的准确性螺旋CT成像技术在诊断小儿呼吸道异物,异物的类型在诊断和确认,以及年龄和年龄之间的关系进行了研究。分析呼吸道异物的位置,我们应用64片螺旋CT成像技术诊断呼吸道异物,使临床广泛推广这种技术,呼吸道异物可以尽快得到一个准确的诊断。

2。应用CT成像技术在诊断儿童的呼吸道的异物

2.1。x射线CT成像原理和图像重建

2.1.1。x射线CT成像原理

(1)传统的x射线CT成像的原理:x射线CT成像是一种成像技术,使用特定的CT重建算法生成的图像目标的内部结构通过测量x射线传播目标(10]。x射线CT成像的具体步骤如下:首先,连续x射线能谱中生成x射线管与检查的目标,和模拟数字转换生成的投影数据11,12];然后,使用一个特定的CT重建算法计算出的值x射线衰减因子吸收被检查的对象。最后,计算x射线衰减系数值传送到计算机并转换为相应的灰度值获得的CT图像对象检查(13]。

任何物质都可以定量的衰减特征表达的线性衰减系数 。当一个能量x射线在特定事件对一个目标统一的密度分布,衰减和还原法遵循Lambert-Beer法,非衰减的光子的数量可以表示如下: 在哪里是入射光子的总数,是均匀的厚度检查目标。

在医学诊断中,被检查的对象的实际密度分布不均匀14]。在处理这种情况时,通常使用的微量元素的方法是将非均匀检查对象小单元沿着x射线扫描方向,假设每个单元的线性衰减系数是相同的。(15,16]。根据Lambert-Beer定律,光子通过一个检查对象的数量可以表示如下:

在方程(2), 代表的线性衰减系数 小单元对象, 代表的厚度 小的单元对象。当趋于无穷时,方程的积分形式(2)可以写成:

在方程(3),代表了每个单元的线性衰减系数的非均匀沿着x射线检查目标路径。然而,检查目标的线性衰减系数也与x射线的能量,可以表达的 。在医学诊断中,几乎所有的x射线源使用连续能谱,覆盖不同的能量水平17,18]。然后公式(3)成为如下:

在公式(4), ,分别代表了光子的数量,然后再通过检查目标和光子的数量不减毒经过检查目标时的能量x射线能谱是这样, 检查目标沿射线路径吗 ;线积分的衰减系数19数值等于)的数量之比的自然对数入射光子传播的光子的数量,也就是说,投影测量值 ,和它的表达式如下:

图像重建过程估计线性衰减系数 的物质通过一系列投影测量值根据其大小和分配不同的灰色值显示在图像的形式(20.]。

(2)光子计数x射线CT成像原理:假设光子产生的连续x射线能谱强度x光管在一定的管电压 ,和下的x射线光子的能量连续能谱。能量阈值集 ,空下的能量高于能量扫描。光子的数量收集的阈值E探测器如下:

同样,两组能量阈值 ,光子的数量收集的探测器在一个特定的能量范围 空扫描下如下:

当x射线光子的能量部分 通过检查并与之交互的目标,非衰减的光子的数量可以表达的Lambert-Beer法如下: 在哪里 材料的线性衰减系数的能量部分 根据x射线路径 。当能量阈值 很小,x射线光子收集的光子计数探测器大约monoenergy [21,22]。还有以下几点:

通过一系列的投影测量沿射线路径 ,一定的重建算法来估计线性衰减系数 的材料在能源部分,和相应的灰度值被分配根据其大小和显示图像的形式(23]。

2.1.2。x射线CT图像重建算法

(1)拉东变换和逆变换:给定一个二维函数 ,相应的极坐标表达式 ,在哪里和直线的位置参数吗 ,拉东变换和反变换表达式如下:

氡逆变指出二维函数 可以从一组无数多个投影值中恢复过来。

(2)迭代重建算法:迭代图像重建算法从图像的初始值开始重建,解决过程只需要解决图像的投影值,也没有需要找到一个逆投影的分析表示。如果没有投影数据,图像检查目标CT图像(24- - - - - -27]。所以重建图像会有更高的图像精度。离散像素值的投影重建图像和探测器采集的数据可以通过以下公式表示:

在公式(11),是图像重建。如果系统传输矩阵是可逆的,还有吗 。然而,在实际的成像系统的传输矩阵通常不是一个方阵。在这种情况下,最小二乘优化目标函数可以用来解决最小化问题之间的差异估计投影重建图像和实际值测量投影值。具体表达式如下:

艺术的概念算法最小化上述目标函数的迭代公式如下:

在方程(13),是迭代的数量, 欧几里得范数的吗行系统的传输矩阵 , 松弛因子,理论预测价值。

后一定数量的单一能量x射线光子与测试对象交互,光子通过检测器收集的测试对象是传播(28]。与物质相互作用后对于每个入射光子数,最后有两种可能的情况。由探测器接收并不是由探测器,所以它可以表示为一个二项分布在概率论。当入射光子的数量足够大,这个过程可以用泊松分布模型来解释(29日),方程如下: 在哪里代表了投影数据收集的探测器沿路径,上的投影数据吗路径,是探测器单元的系统错误30.]。迭代图像重建问题可以转化为如何找到相应的图片一组已知的测量下重建投影数据 。最大似然估计方法可以更好地解决上述问题。它解决了一组基于一组测量值投影值 ,所以对数似函数是最大化:

因为投影数据收集沿着不同的路径是相互独立的,似然函数 可以表示如下:

取对数公式(16)作为目标函数最大化优化,如下:

很难直接找到上述非线性问题。具体步骤是不断更新每个参数的估计值。每次更新后,似然函数增加,最后是接近全球最大(31日]。获得最大似然参数估计,迭代公式如下:

的公式, 的迭代次数, 是离散的像素的数量单位。

2.2。治疗方法和临床表现呼吸道的异物

2.2.1。治疗呼吸道的异物

在大多数情况下,在呼吸道异物必须迅速删除。那些明显的感染和无明显梗阻症状也可以抗炎治疗后手术,尤其是在低年龄的孩子,一个简短的疾病,和糟糕的反应,尤其是对及时手术。对儿童有严重呼吸困难入院时,直接喉镜检查或支气管镜检查应立即执行,有或没有麻醉(32,33]。异物的外观必须分析在操作之前,必须获得相同的异物,体外测试夹,以便获得最合适的仪器和最好的去除方法,并预测可能的故障,避免严重的并发症(34]。不会出现严重的并发症。

2.2.2。呼吸道异物的临床表现

选择一个支气管镜大直径根据孩子的气管的直径。异物钳应该选择根据异物的形状和表面。异物应该对应于不同规格的异物夹根据不同的大小。它必须确保异物后异物钳夹,横截面积不能显著增加。否则,它将很难通过声门或通过声门时很容易下降,导致严重的并发症(35,36]。

3所示。实验设计的应用CT成像技术在诊断儿童的呼吸道的异物

3.1。测试主题

在这个实验中,36个疑似呼吸道异物患儿医院录取从7月到2020年12月被选在这个实验中。发病的年龄和疾病数据的36个孩子如表所示1。这些36孩子与后处理技术和支气管镜检查治疗,清除异物。在操作期间,每一个气管,支气管和支气管仔细检查的详细信息提供的异物术前术中情况的成像examination-analysis和比较。36孩子们根据他们的年龄分成3组。其中,6 1岁组,24人在1 - 3岁组,和6比3岁组。的类型和位置异物,异物的位置之间的相关性在气管和造粒,表面和边缘之间的关系在呼吸道异物,造粒的形成,分析了成像的统计分析,在六个方面37),了解CT成像技术的应用在呼吸道异物的诊断。

3.2。CT扫描和图像重建

所有儿童接受64 -片螺旋CT (GELightSpeed,通用电气公司)扫描的肺,多翼机的图像传输到工作站重建、最小密度投影,体积重建3 d成像、虚拟内窥镜和CT重建显示异物的位置、形态、大小、和相邻结构损伤,与手术结果。

3.3。影像诊断和评估

所有图片由三个医生诊断和评估CT成像室采用双盲法,最后诊断是通过合成得到诊断结果。病例数计算基于呼吸道的异物是否可以明确诊断。CT的诊断标准的电影是图像质量清晰和喉的骨骼结构很明显显示出来,这并不影响CT诊断。CT值测量:在规范和加工轴向图像,调整到最佳水平显示清楚extracone脂肪间隙,选择的主要观测区域和健康测量CT值,并选择辅助数据。是收集和平均每个部分进行比较。

3.4。统计处理

SPSS23.0软件被用于数据处理和表达的计数数据百分比(%),是数据的数量在这个实验中,是所有调查结果的方差,< 0.05表明,差异具有统计学意义。所示的可靠性的计算公式如下方程:

4所示。应用CT成像技术在诊断儿童的呼吸道的异物

4.1。基于指数评价指标体系可靠性测试

在这里,我们对所有执行可靠性分析的可靠性指标,每个对象和可靠性指标我们选择为每个对象略有不同。结果如表所示2。

从图可以看出1从成像获得的数据统计分析各种指标对这个实验很好的效果(α> 0.8)、年龄和异物类型、年龄和呼吸道异物位置,异物类型,位置,气管异物的位置之间的关系和造粒,和异物的形状之间的关系和造粒的形成。通过各种指标的数据有一个可接受的对实验的影响(α> 0.7),这表明,CT成像技术在本文中用于儿童。应用程序的六个指标选择在呼吸道异物的诊断是合理的,为后续的实验提供了依据。

4.2。根据检验数据

4.2.1。准备分析年龄和异物类型

这里,我们首先使用CT成像技术扫描呼吸道的异物和执行图像重建显示位置、形状、大小、异物和相邻结构损伤,选择适当的异物钳取出异物,并执行统计分析根据年龄和异物的类型。结果如表所示3。

我们可以看到在图2,15.4%的写异物被年轻1岁和窒息,12.5%的动物,和金属塑性矿物质。73.08%的植物1 - 3岁的时候,50.0%的动物和金属塑性矿物质;11.5% / 3岁从植物的异物窒息;37.5%的动物和金属塑料矿物质。有很大区别异物在幼儿和年长的孩子窒息。儿童的主要异物是一种蔬菜异物,金属和非金属矿产异物在年龄稍大的儿童有显著增加。不同的是统计学意义(< 0.05)。

4.2.2。分析年龄和呼吸道异物的位置

在这里,我们使用CT成像技术来扫描呼吸道的异物和执行图像重建显示位置、形状、大小、异物和相邻结构损伤,选择适当的异物钳取出异物,并执行统计分析根据年龄和呼吸道的异物的位置。结果如表所示4。

从图可以看出3统计后,左边和右边的异物和主气管3岁以上的儿童明显不同于左边和右边的异物和主气管的孩子在3岁(< 0.05)。的比例在气管,支气管异物明显高于3岁之前。没有显著区别左边和右边和主气管异物在孩子3岁之前(> 0.05)。

4.2.3。分析外国对象的类型和位置

在这里,我们使用CT成像技术来扫描呼吸道的异物和执行图像重建显示位置、形状、大小、异物和附近的结构性损伤,选择适当的异物钳取出异物,并执行统计分析根据异物的类型和位置。结果如表5所示。

从图4植物的分布,可以看出外来物质,动物杂质、金属和非金属矿物杂质的器官如下。统计分析的结果,没有外来物质的分布显著差异(> 0.05)。

4.2.4。气管异物的位置之间的相关性和造粒

在这里,我们使用CT成像技术来扫描呼吸道的异物和执行图像重建显示位置、形状、大小、异物和附近的结构性损伤,选择适当的异物钳取出异物,并分析异物的位置之间的相关性在气管和造粒。结果如表所示6。

从图可以看出5左支气管造粒占27.3%,右支气管造粒18.75%,主气管造粒28.6%,没有明显区别左和右支气管造粒(> 0.05),而在主气管造粒有显著差异两国支气管造粒的分布形状(< 0.05),表明造粒的形成显然是与气流速度和异物的位置。异物是不容易形成气管内的造粒在气流的位置并不容易。

4.2.5。表面和边缘之间的关系在呼吸道异物肉芽的形成

这里我们使用CT成像技术来扫描呼吸道的异物和执行图像重建显示位置、形状、大小、异物和附近的结构性损伤,选择适当的异物钳取出异物,并检查表面和边缘之间的关系在呼吸道异物肉芽的形成。分析和结果如表所示7。

从图可以看出6,造粒的发病率为16.7%,表面光滑肉芽与粗糙表面的发病率为23.1%,用一把锋利的边缘和造粒的发病率为33.3%,差异具有统计学意义(P< 0.05)。

4.2.6。成像的统计分析

图7是一幅3例呼吸道的异物扫描的CT成像技术和图像重建。CT成像技术用于定位的位置和形状异物并执行支气管镜检查取异物根据重建的图片。第一个在第二种情况下,一个2厘米的锥形塑料块的右中间支气管在操作期间,这是与CT成像技术的扫描结果一致。在第二种情况下,两小块骨头碎片被从左侧支气管在操作期间,用CT成像结果进行了比较。技术扫描的结果是一致的;第三个情况下,蚕豆皮被撤左支气管手术期间,这是符合扫描CT成像技术的结果。这证明CT成像技术使更多的病人避免外科手术,所以在儿童的呼吸道异物可以尽快准确地诊断。

5。结论

疾病诊断时,其临床表现并不具体,相当数量的儿童的父母不能提供一个清晰的咳嗽与异物的历史。异物吸入时,阻塞气管,支气管引起继发感染,肺不张,气胸,等疾病的诊断带来了困难,使成像考试尤其重要。异物呛的类型,通过不同年龄的孩子是不同的。外国对象在不同年龄的儿童的分布也是不同的。没有明显差异的分布在两边呼吸道异物,并没有明显的异物的位置关系和异物的类型。同时,造粒的形成造成的呼吸道异物与版本无关年龄,性别,和异物的形状,但有关历史的异物,疾病的长度,异物的位置和粗糙度和异物的锋利边缘的表面。CT成像技术的成熟度和支持设备的不断出现,螺旋计算机的作用在小儿呼吸系统疾病的诊断和治疗是不可替代的,和它的迹象逐渐扩大。由于其灵活性,灵活性,和直觉,气道结构的发现,细胞腔的内容和异物,灌洗治疗和检查有无与伦比的优势在临床和影像学检查。快速CT成像技术的进步让更多的病人避免手术。然而,虽然乐观的适用性螺旋电脑,你需要完全理解螺旋计算机的潜在危险。 It is necessary to evaluate the pros and cons of a particular application process to ensure a spiral computer. Computers can have the greatest benefit to children. The 64-slice spiral CT scan for diagnosing respiratory foreign bodies in children can be used as a basis for diagnosis due to its high detection rate and low diagnostic failure rate and provides reference material for early clinical treatment.

数据可用性

没有数据被用来支持本研究。

信息披露

Jiewei刘和王应是co-first作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

Jiewei刘和王应了同样的工作。

确认

这项工作是支持的卫生委员会黑龙江省研究VA之间的相关性,VD,血锌水平,并在支原体肺炎患儿免疫功能。项目号。2019 - 323。

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