虛擬支氣管鏡的研究.pdf

1、隨著我國近年來霧霾等環(huán)境問題加劇，肺癌的發(fā)病率呈現(xiàn)急速上升趨勢。而對肺癌最有效的診治手段就是早期診斷、早期治療，傳統(tǒng)的診斷手段包括CT成像診斷、內窺鏡鏡檢等，而隨著醫(yī)療成像技術、計算機圖形學和虛擬現(xiàn)實技術等的不斷進步，一種新的診斷技術虛擬內窺鏡（Virtual Endoscopy）被提出并得到了一定的發(fā)展，而本文所研究的虛擬支氣管鏡（Virtual Bronchoscopy）正是這其中較為重要且復雜的一個分支。
　　為克服過去傳統(tǒng)

2、虛擬內窺鏡對于硬件性能的依賴，本文旨在通過實現(xiàn)并優(yōu)化虛擬支氣管鏡中的關鍵環(huán)節(jié)，使其可以在如今日常的計算機中平穩(wěn)高效運行。
　　文中就虛擬支氣管鏡的五大模塊：（1）原始數(shù)據(jù)的采集；（2）支氣管樹的分割；（3）支氣管骨架線的提?。唬?）支氣管三維數(shù)據(jù)的表面重建與繪制；（5）支氣管骨架線引導下的管腔內漫游以及人機交互操作進行了現(xiàn)有技術的綜述，并針對其中關鍵步驟進行了更深入的研究，在對傳統(tǒng)方法進行歸納總結的同時，優(yōu)化了以下的關鍵步驟：

3、r>　?。?）支氣管樹分割中，對傳統(tǒng)區(qū)域增長法進行了改良，以隊列的形式用線性的方式進行區(qū)域增長，取代了傳統(tǒng)方法中的遞歸式的增長，顯著提高了區(qū)域增長的速度。在增長末期，使用自定義的模糊判斷模型，最大可能地保留了支氣管的體素數(shù)量，使得提取出的支氣管細節(jié)更飽滿。
　?。?）骨架線提取中，本文基于傳統(tǒng)的腐蝕細化法的思想，加入了LUT（look-up-table）的概念，在腐蝕細化模型的建立中，使用了區(qū)域增長的方式，從而降低了算法的時間復雜

4、度。在腐蝕細化的操作過程中，由于用LUT進行參照，從本質上優(yōu)化了傳統(tǒng)腐蝕細化方法中，對體素點剝離判斷的關鍵步驟，從而在整體上提高了算法的效率。實驗表明，本文算法是傳統(tǒng)腐蝕細化法速度的近23倍，是傳統(tǒng)距離方法的近220倍。
　?。?）在人機交互導航中，考慮人機交互的各種可能性并從操作者的角度出發(fā)，進行了較為完善的用戶體驗設計，并以軟件工程的思想進行了實現(xiàn)。提供了豐富的導航方式，如純手動、全自動和半自動的交互方式，并且實現(xiàn)了其它諸如光