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计算机工程与应用 2018年第13期54卷 224-230页

作者：王炳南李彬刘霜纯田联房王立非华南理工大学自动化科学与工程学院广州510640 暨南大学第一临床附属医院广州510317 广东省人民医院(省医学科学院)老年医学研究所康复学科广州510080 深圳市第三人民医院放射科广东深圳518112

在对胸部CT(Computed Tomography)序列图像进行慢性阻塞性等肺疾病诊断时,需要获取相关的肺功能指标来给医生提供参考依据。为此,开发了一个用于肺功能定量分析的计算机辅助系统。系统首先结合多种分割方法实现了三维肺实质的分割,然后... 详细信息

在对胸部CT(Computed Tomography)序列图像进行慢性阻塞性等肺疾病诊断时,需要获取相关的肺功能指标来给医生提供参考依据。为此,开发了一个用于肺功能定量分析的计算机辅助系统。系统首先结合多种分割方法实现了三维肺实质的分割,然后采用体绘制技术重建出肺部组织的三维模型,最后利用分割结果实现了对肺功能指标的定量分析。此外,针对医生个性化的需求,该系统还实现了局部肺实质VOI(Volume of Interest)的肺功能定量分析和肺实质任意指定感兴趣CT值范围内的肺功能定量分析。

关键词：肺功能定量分析肺实质分割体切割三维重建系统开发

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基于体可视化技术的计算机辅助肺功能定量分析系统研究

基于体可视化技术的计算机辅助肺功能定量分析系统研究

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作者：王炳南华南理工大学

学位级别：硕士

在对肺部CT(Computed Tomography)图像进行慢性阻塞性肺病、肺癌等肺部疾病进行诊断时,需要借助计算机软件技术来分析和测算出相关的肺功能定量指标,用以辅助评估患者的肺功能状况。基于CT图像的肺功能定量分析相比常规的肺功能检查(Pul... 详细信息

在对肺部CT(Computed Tomography)图像进行慢性阻塞性肺病、肺癌等肺部疾病进行诊断时,需要借助计算机软件技术来分析和测算出相关的肺功能定量指标,用以辅助评估患者的肺功能状况。基于CT图像的肺功能定量分析相比常规的肺功能检查(Pulmonary Function Test,PFT)具有更多的优点,它操作简单,可重复性强,而且可以从局部反映肺功能状况。此外,它在显示肺部细微结构的能力上大幅度提升,对肺部疾病的早期发现、病情评估和术后预判等均有很大帮助,成为当前的研究热点。为此,本文自主开发设计了一个基于体可视化技术的计算机辅助肺功能定量分析系统,用于辅助医生对患者的肺功能状况进行评估。本文的主要研究内容如下所示:1)为了获取用于肺功能定量分析的对象,对肺气管树、肺实质和肺血管的分割做了相关研究。首先,通过全局阈值生长法得到肺部组织的粗分割结果;然后,利用最优阈值生长法从粗分割结果中提取肺气管树,并引入了泄露检测机制;紧接着,结合形态学处理、交互式分割修补等得到肺实质组织的分割结果;最后,结合三维海森矩阵的特征根和形状指数来构造血管度量函数,从肺实质组织中提取出肺血管。2)为了清晰显示出肺部各组织在三维空间的相对位置信息,避免不同组织间的体素在体绘制过程中互相遮挡,设计了基于分类后体数据的体绘制传递函数,并提供了便捷的交互式传递函数工具,能够将肺部各组织同时高质量的绘制出来。3)为了对局部肺组织进行肺功能定量分析,实现了交互式二维ROI分割和交互式三维VOI体切割;为了观察数据场中不同CT值区间像素集在肺部的分布信息,利用了伪彩色技术将不同CT值区间像素集以不同的颜色区分,能够直观的显示出病变的范围及其严重程度。4)基于以上技术成果,本文设计开发了一个基于体可视化技术的计算机辅助肺功能定量分析系统。本系统实现了单张CT图像二维上的肺功能定量分析和CT序列图像三维上的肺功能定量分析,可以分析和测算出全肺、左肺和右肺三者的总肺容积、功能性肺容积、无功能肺容积、象素指数、平均肺密度、标准差等常用的肺功能定量指标。此外,系统还实现了局部肺组织二维肺部ROI和三维肺部VOI的肺功能定量分析;实现了对数据场中指定CT值区间像素集的肺功能定量分析。本系统可应用于慢性阻塞性肺病、肺癌等肺部疾病的辅助诊断,辅助评估患者的肺功能状况。

关键词：计算机辅助系统 CT图像肺功能定量分析肺部组织分割体可视化

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基于肺部组织分割的肺功能定量分析系统的开发与设计

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生物医学工程研究 2018年第3期37卷 253-259页

作者：许友彬李彬刘霜纯张鸣生王立非田联房华南理工大学自动化科学与工程学院广东广州510640 广东省人民医院(省医学科学院)老年医学研究所康复学科广东广州510080 深圳市第三人民医院放射科广东深圳518112

为了更加便利、快捷地在基于CT的肺部疾病诊断中获取相关肺功能指标,以便于辅助医生进行诊断,本研究开发了基于肺部组织分割的肺功能定量分析系统。系统主要分为三个部分:肺部组织的分割,肺部组织的三维重建以及肺功能定量分析模块。在... 详细信息

为了更加便利、快捷地在基于CT的肺部疾病诊断中获取相关肺功能指标,以便于辅助医生进行诊断,本研究开发了基于肺部组织分割的肺功能定量分析系统。系统主要分为三个部分:肺部组织的分割,肺部组织的三维重建以及肺功能定量分析模块。在利用已有方法分割出肺实质、肺气管和肺血管的基础上,提出了自动修补由肺结节造成的肺实质孔洞以及肺边缘缺陷的方法,利用基于海森矩阵的圆点增强算法分割出疑似肺结节区域,结合手动选取种子点确定明显肺结节。实现了肺部多组织的三维重建,可计算整体、局部(volume of interest,VOI)区域以及感兴趣CT值范围内的肺功能指标从而进行肺功能定量分析,并可在二维和三维上定位显示测算对象,结合多方面辅助医生诊断。

关键词：肺部组织分割肺功能定量分析体绘制辅助诊断系统开发

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基于CT影像的肺组织分割及其功能定量分析

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小型微型计算机系统 2016年第3期37卷 581-587页

作者：耿欢覃文军杨金柱边子健赵大哲东北大学信息科学与工程学院沈阳110819 东北大学医学影像计算教育部重点实验室沈阳110819

高精度的肺组织分割是肺功能定量分析的前提和基础,有利于慢性阻塞性肺病的辅助诊断.传统的肺组织分割方法没有去除肺轮廓内部的细支气管,且无法处理严重粘连的肺气肿病例.本文提出一种全自动的三维肺组织分割方法:首先采用带有错误检... 详细信息

高精度的肺组织分割是肺功能定量分析的前提和基础,有利于慢性阻塞性肺病的辅助诊断.传统的肺组织分割方法没有去除肺轮廓内部的细支气管,且无法处理严重粘连的肺气肿病例.本文提出一种全自动的三维肺组织分割方法:首先采用带有错误检测机制的二维图像阈值选取和三维区域增长进行粗分割,得到肺气道和肺实质组成的肺部充气区域;然后结合阈值和气管形态分析分割肺气道树,在防止泄露的同时提取更多肺内细支气管;最后通过扫描线粘连定位和动态规划,实现前、后联合粘连的定位及左右肺分离.实验中分别采用20组EXACT09数据和20组VESSEL12数据对所提出的方法进行评价,结果显示提取的气道树平均分支数为131个,与医生标记的金标准比较分支检出率为54.09%;肺实质分割结果与数据集提供肺轮廓M ark比较,Jaccard系数为95.35%,平均绝对边界距离为0.89mm.结果表明,本文方法能够有效的提取肺组织,运行时间与传统方法相比在临床实际应用中具有一定优势.

关键词：肺组织分割肺实质分割肺气道分割肺功能定量分析

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基于医学图像分割技术的计算机辅助肺功能评估系统

基于医学图像分割技术的计算机辅助肺功能评估系统

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作者：解德芳华南理工大学

学位级别：硕士

伴随着CT(Computed Tomography,CT)成像技术和计算机技术的发展,基于医学图像的计算机辅助肺功能评估系统在肺功能评估的临床实践中发挥了重要的作用。传统的肺功能评估方法主要依靠视觉评分、症状体征和肺功能检查(Pulmonary Function ... 详细信息

伴随着CT(Computed Tomography,CT)成像技术和计算机技术的发展,基于医学图像的计算机辅助肺功能评估系统在肺功能评估的临床实践中发挥了重要的作用。传统的肺功能评估方法主要依靠视觉评分、症状体征和肺功能检查(Pulmonary Function Test,PFT),但该方法在判断肺部疾病严重程度时可靠性低,且不能从局部反映肺功能状况。而基于医学图像的计算机辅助肺功能评估系统由于其操作简便,结果可靠且重复性强,成为当前肺功能评估领域的研究热点。本文针对传统肺功能评估的不足,深入研究用于肺功能评估的医学图像分割技术,搭建计算机辅助肺功能定量评估系统,辅助医生评估患者的肺功能状况。本文主要研究内容分为四个方面:1.基于最优区域生长、灰度重建和分数阶微分的肺部组织分割方法。肺部组织分割主要包括肺实质、肺气管和肺血管的分割。首先,提出一种基于自适应阈值法的肺实质粗分割方案;接着,根据气管树解剖学中的结构,提出一种基于最优阈值生长和形态学灰度重建的肺气管分割算法;然后,采用基于分数阶微分算法和形状指数阈值法分割肺血管;最后,对肺实质粗分割结果进行修补和左右肺分离。2.基于改进随机游走的肺裂检测方法。肺裂检测是肺叶分割的基础,因此需先检测出肺裂,然后以最短路径为标准实现肺叶的分割。关于肺裂的检测,首先提出基于双边滤波的多尺度Retinex算法增强肺裂,通过双边滤波估计图像亮度和对光照估计的图像增加权值β提高清晰度;其次,采用改进的随机游走算法分割肺裂,通过Candy边缘检测降低种子点的误选率,并提出将像素间的位置和梯度差信息融合进权值函数,增强肺裂分割准确性。3.基于交互式二维ROI和交互式三维VOI的分割方法。为了进行基于局部组织的肺功能定量评估,研究了VOI和ROI分割算法,实现了对任意二维或三维感兴趣肺部组织的肺功能评估,辅助医生观察局部肺部病变的分布及严重程度。4.基于上述技术成果,测算肺功能定量指标并结合医学图像可视化技术,设计计算机辅助肺功能评估系统。本系统以总肺容积、功能性肺容积、无功能性肺容积、象素指数及像素分布直方图、平均肺密度和标准差为肺功能定量评估指标,可实现基于单张CT图像和CT序列图像的全肺、单侧肺和肺叶的肺功能评估,同时还可对VOI、ROI进行局部感兴趣肺组织的肺功能定量评估。临床测试病例表明,该系统可应用于肺气肿、慢性阻塞性肺病等肺部疾病的辅助诊断,可辅助医生评估患者的肺功能状况。

关键词：医学图像肺部组织分割肺裂检测肺功能定量分析计算机辅助诊断

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