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人体骨骼医学图像处理技术研究

人体骨骼医学图像处理技术研究

作者：陈耿哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

医学图像处理技术是人们诊断和治疗疾病的重要途径。图像分割技术已成医学图像处理到分析的主要环节。好的图像分割能给诊断带来便利,有助于医生正确的诊断。本文针对骨图像分割方法,在研究脊椎磁共振成像(MRI)及CT血管造影(cta)中骨骼... 详细信息

医学图像处理技术是人们诊断和治疗疾病的重要途径。图像分割技术已成医学图像处理到分析的主要环节。好的图像分割能给诊断带来便利,有助于医生正确的诊断。本文针对骨图像分割方法,在研究脊椎磁共振成像(MRI)及CT血管造影(cta)中骨骼特性的基础上,从二维图像及三维体数据着手,研究不同的骨骼图像的分割方法。首先,本文针对Shi提出的多尺度归一化方法对MRI中椎体分割时易出现过分割或欠分割和需要过多手动调节参数的问题,提出一种基于邻域信息并用高斯加权的卡方距离的方式及共享近邻加权的自适应进行参数调节的方法。其用向量方式排列像素的局部邻域信息,然后,考虑到邻域内各像素对中心像素的影响不同,其权重也应不同,采用高斯函数将其用卡方距离的方式组合起来,避免过分割或欠分割。最后,综合共享近邻加权自适应方式,给每一个像素自动赋予一个尺度参数,以实现减少需要调节参数的目的。其次,本文经研究郑倩所提出的MRI中椎体分割方法,其引入了高斯加权的局部空间邻域信息,在原图像上直接构造相似度矩阵。同时在分割时用到NJW算法,它在求解大规模的权值矩阵的特征向量时,运算复杂、时间较长将限制其实时应用于在临床中。本文在现有的graph-cut图像分割方法基础上,经分析在用最大流-最小割时,要构造一个较好的网络图,其关键是计算像素间的相似度程度。考虑到郑倩提出的相似度算法较为全面。而所研究的graph cut方法中边的相似度算法,则没有充分利用像素的邻域信息,故需引入对其进行改进。本文用改进后的graph cut替换掉郑倩方法的中的NJW算法,并综合多尺度分析法,提高郑倩的分割方法的效率,以增强临床可用性。最后,本文通过对现有的几种医学图像体数据分割方法进行分析,针对其优劣提出一种基于支持向量机的方法完成去骨。在重建前,先由支持向量机去分类标注三维体数据。然后将代表同类物质的体素标注相同,随后将其灰度值进行变换整理。使同类物质的变换到同一灰度区间,确定各区间相互独立,再将其端点当成分段点控制阻光度传递函数,实现分类,以Ray-casting(直接体绘制)方法完成三维血管重构。

关键词：医学图像分割局部邻域信息多尺度 cta体数据

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cta影像中血管三维分割算法的研究

CTA影像中血管三维分割算法的研究

作者：孙浩中南民族大学

学位级别：硕士

当今世界，心血管疾病是发病率和死亡率最高的疾病之一，而随着现代医学影像技术在电子化和信息化时代的潮流中不断地进步，医院对于病人的诊断过程也发生着改变。在临床医学领域中，医学影像技术一直都被广泛的应用于医学观察和疾病诊... 详细信息

当今世界，心血管疾病是发病率和死亡率最高的疾病之一，而随着现代医学影像技术在电子化和信息化时代的潮流中不断地进步，医院对于病人的诊断过程也发生着改变。在临床医学领域中，医学影像技术一直都被广泛的应用于医学观察和疾病诊断上，医生通过医学图像可以对病人的病情进行更直接的认识，但人体的心血管系统十分复杂，通过CT机扫描病人身体所得到的医学图像的信息量又十分庞大，因此如何利用图像分割算法提取血管已成为医生诊断心血管疾病的重要手段之一。本文针对cta（Computed Tomography Angiography）图像的特点，以cta体数据中的血管区域为分割对象，分析了现有的图像分割方法，并结合本文的分割对象，开展了有效的血管三维分割算法的研究，取得了如下的研究成果：（1）本文利用对称区域生长实现了cta图像中的腹部血管三维分割，在此过程中，首先简要介绍了对称区域生长的基本理论和方法，通过对比传统的区域生长，分析得出了对称区域生长在三维分割算法中所具备的优势;然后以对称区域生长法的原理为基础，设计并实现了血管的三维分割算法，其中对于具体的分割流程、分割方法以及相关技术点进行了较为详细的描述;最后将算法应用与实际的cta图像，通过分割实验，分析了对称区域生长在血管三维分割应用中的不足之处。（2）针对对称区域生长在血管三维分割应用中所表现出的缺点，提出了结合LBF模型的对称区域生长的血管三维分割算法，整个算法的改进过程主要包含了两个关键技术点：其一是简化对称区域生长的生长判断过程，其二是利用LBF模型的轮廓作用提高算法的性能。论文通过研究LBF模型算法的基本原理和功能，以及结合本文需要解决的分割问题，论证了LBF模型对于对称区域生长进行改进的可行性，提出了具体的改进方案，同时对改进后的血管三维分割的流程进行了详细的描述。在最后的实验结果与分析中，将原算法和改进算法进行了各方面的性能比较，证明了改进算法在血管三维分割应用中有更优越的性能。

关键词： cta体数据血管分割对称区域生长 LBF模型

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基于cta影像的头部骨骼组织提取

基于CTA影像的头部骨骼组织提取

作者：艾亮东北大学

学位级别：硕士

随着我国的快速发展,国民对健康生活的渴望也日渐增强。心脑血管疾病是当今人类的严重威胁之一,50岁以上中老年人更是心脑血管疾病的高发人群。我国每年有近300万人死于心脑血管疾病,占我国每年总死亡病因的51%。因此,对心脑血管疾病的... 详细信息

随着我国的快速发展,国民对健康生活的渴望也日渐增强。心脑血管疾病是当今人类的严重威胁之一,50岁以上中老年人更是心脑血管疾病的高发人群。我国每年有近300万人死于心脑血管疾病,占我国每年总死亡病因的51%。因此,对心脑血管疾病的早期诊断和准确诊断成为近代医学研究的一个重要课题。计算机断层造影(cta),在医学上又叫非创伤性血管成像技术,现在已经成为诊断心脑血管疾病的一种重要方法,尤其在介入治疗中起着不可替代的作用。本文旨在更加精确更加快速地分离提取出头部骨骼组织和独立的下颌骨结构,辅助医生进行更准确的诊断。本文首先,根据人体生理特征和头部医学影像的特点,提出了医学影像预处理算法和特征区域骨骼统计头部分层算法。医学影像预处理算法可以有效地去除医学影像中的无关部分,并保留影像中有用的人体部分。特征区域骨骼统计头部分层算法可以将复杂的头部数据分成三个部分,使得针对不同部位的诊断可以仅仅只处理与之相对应的数据集,有效地减少了数据处理量。其次,本文提出一种全新的基于区域圆形度、灰度均值和均方差的组织判别方法。提出一种全新的改进的主动轮廓模型,并将它和三维区域生长算法相结合,良好地解决了头部骨骼组织提取问题。然后,通过大量临床数据的实验比较,证明了本文提出的方法优于传统的基于阈值的骨骼分割方法。再后,本文在医学影像理论的基础上提出了谷状结构理论,并以此为依据,进一步提出了关节软骨检测算法,通过该算法,使得不同骨骼的分离问题得以有效地解决。最后,本文创新地设计了下颌骨独立提取算法,并提出自主设计的下颌骨初始种子点快速确定算法和关节软骨检测算法。通过这两个自主创新设计的算法,完美地解决了下颌骨提取问题,并通过大量临床数据实验予以验证。

关键词：骨骼提取三维分割结构特征 cta体数据

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CT图像的腹部血管三维分割

CT图像的腹部血管三维分割

作者：郭杰龙中南民族大学

学位级别：硕士

血管疾病是人类健康的克星,及时发现和及早治疗能够有效的降低死亡率。目前,世界上公认血管疾病的评估方法是采用CT成像图像来观察病灶形态,以进行确诊。因此,基于CT图像的血管分割是计算机辅助诊断治疗的重要手段;借助计算机图像处理... 详细信息

血管疾病是人类健康的克星,及时发现和及早治疗能够有效的降低死亡率。目前,世界上公认血管疾病的评估方法是采用CT成像图像来观察病灶形态,以进行确诊。因此,基于CT图像的血管分割是计算机辅助诊断治疗的重要手段;借助计算机图像处理和人工智能等技术可以清晰地提取人体腹部主动脉及其分支血管,提高分割精度和血管疾病发现率,对于临床诊断和术前治疗都有相当重要的意义。人体腹部结构及其血管复杂性和个体差异性的存在,给人体腹部主动脉的图像分割和其疾病的临床诊断带都来了巨大的挑战。本文根据人体腹部主动脉的灰度,形态,结构等医学知识,分析了现有的针对血管分割算法的优缺点,提出一种基于混合模型与对称区域生长的三维血管分割算法,提取人体腹部血管树,并取得了一定的研究成果。首先,利用高斯混合模型与LBF模型,并结合三维空间感兴趣区域的约束项,在二维平面上提取出目标区域;其次,使用对称区域生长,根据人体腹部主动脉的特性及二维平面分割结果,更改其生长合并准则,进行区域生长;最终,在三维空间上通过种子点的选取,提取出完整的三维血管树。本文算法结合了区域分割与边缘提取两种算法的优良特性,考虑三维图像目标区域空间上的连续性,不仅能够很好的保持血管壁边缘的光滑,使得主血管形态清晰,而且在微小血管的分割上也表现出很高的正确率;根据人体腹部腔内复杂的环境和血管及其分支的特性,制定的三维生长合并准则简化了原算法的生长流程,减少复杂度,利用二维平面分割结果,在整个三维血管树的表现上能够很好的还原真实血管。通过对湖北省肿瘤医院提供的9个病例进行测试,结果采用重叠率,最大距离,敏感性和Kappa系数进行分析;和现有的算法的分割结果相比,我们的算法方法能够完整分割出主动脉血管壁和分支血管;在分割性能上,我们的分割精度和稳定性也表现相对较高。我们所提出的人体主动脉分割方案为血管辅助诊断系统的临床应用提供了坚实的理论基础。

关键词： cta体数据腹部主动脉分割高斯混合模型 LBF模型对称区域生长

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一种自适应区域生长的cta血管分割算法

一种自适应区域生长的CTA血管分割算法