肝臟與肝內(nèi)血管的分割及可視化研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)學(xué)圖像后處理工作站已成為肝病常規(guī)檢查、術(shù)前分析和術(shù)中輔助不可或缺的技術(shù)手段。但是由于肝臟器官的復(fù)雜性和多變性，這種后處理工作站所具備的基本可視化和分析功能難以適應(yīng)肝臟診斷和手術(shù)的需求，因此基于圖像分割、三維可視化等技術(shù)的肝臟虛擬手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。目前該系統(tǒng)面對(duì)復(fù)雜的臨床應(yīng)用時(shí)，仍存在分割準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、執(zhí)行效率及交互簡捷程度等方面的問題，因此需要進(jìn)一步地研究并提高系統(tǒng)性能。
　　肝臟虛擬手術(shù)

2、計(jì)劃系統(tǒng)主要包括了肝臟分割、肝內(nèi)腫瘤分割、血管分割、血管分析與分類、肝段估計(jì)、目標(biāo)可視化、虛擬手術(shù)交互及參數(shù)計(jì)算等環(huán)節(jié)。其中，肝臟分割、肝內(nèi)血管分割及分割目標(biāo)的三維可視化作為系統(tǒng)流程的重要組成部分，是其他環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)。
　　本文針對(duì)肝臟虛擬手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)中的肝臟分割與肝內(nèi)血管分割環(huán)節(jié)，對(duì)現(xiàn)有算法進(jìn)行研究和綜合改進(jìn)。首先，通過肝臟CT圖像特征及肝臟分割過程中難點(diǎn)的分析，以兩種經(jīng)典的肝臟分割算法研究為基礎(chǔ)，提出了一種肝臟分割的改進(jìn)方法。該

3、方法采用三維區(qū)域生長的基本思想，以Gaussian非線性耦合函數(shù)和Canny邊緣作為雙重約束條件，結(jié)合孔洞填充、最大連通域判斷、交互修正輪廓線等后處理環(huán)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)肝臟分割魯棒性的提升以及算法穩(wěn)定性與執(zhí)行效率之間的平衡。以此為基礎(chǔ)，對(duì)肝臟區(qū)域內(nèi)的血管進(jìn)行進(jìn)一步分割。以肝內(nèi)靜脈血管為主要研究對(duì)象，采用分割預(yù)處理、基于Hessian矩陣特征值的多尺度血管增強(qiáng)、最優(yōu)閾值血管分割與手動(dòng)交互、分割后處理等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了門靜脈和肝靜脈兩類靜脈血管的提

4、取。在此基礎(chǔ)上延伸研究了肝內(nèi)靜脈血管骨架的提取和圖論表達(dá)，將分割后的血管圖像轉(zhuǎn)化為點(diǎn)-線圖形，進(jìn)而獲取血管分支拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為門靜脈、肝靜脈兩類血管的分離和肝段劃分提供模型基礎(chǔ)。最后，采用基于OpenGL紋理映射與GLSL片段著色器的體繪制方法，運(yùn)用多重紋理技術(shù)，對(duì)肝臟分割與肝內(nèi)血管分割的結(jié)果區(qū)分表達(dá)，并開發(fā)了空間內(nèi)任意平面切割、曲面切割工具，實(shí)現(xiàn)分割目標(biāo)的三維可視化和交互。
　　上述各環(huán)節(jié)在VC++平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)，使用臨床數(shù)據(jù)測試算法的