肝臟與肝內血管的分割及可視化研究.pdf

1、隨著計算機輔助診斷技術的不斷發(fā)展，醫(yī)學圖像后處理工作站已成為肝病常規(guī)檢查、術前分析和術中輔助不可或缺的技術手段。但是由于肝臟器官的復雜性和多變性，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肝臟診斷和手術的需求，因此基于圖像分割、三維可視化等技術的肝臟虛擬手術計劃系統應運而生。目前該系統面對復雜的臨床應用時，仍存在分割準確性、穩(wěn)定性、執(zhí)行效率及交互簡捷程度等方面的問題，因此需要進一步地研究并提高系統性能。
　　肝臟虛擬手術

2、計劃系統主要包括了肝臟分割、肝內腫瘤分割、血管分割、血管分析與分類、肝段估計、目標可視化、虛擬手術交互及參數計算等環(huán)節(jié)。其中，肝臟分割、肝內血管分割及分割目標的三維可視化作為系統流程的重要組成部分，是其他環(huán)節(jié)的基礎。
　　本文針對肝臟虛擬手術計劃系統中的肝臟分割與肝內血管分割環(huán)節(jié)，對現有算法進行研究和綜合改進。首先，通過肝臟CT圖像特征及肝臟分割過程中難點的分析，以兩種經典的肝臟分割算法研究為基礎，提出了一種肝臟分割的改進方法。該

3、方法采用三維區(qū)域生長的基本思想，以Gaussian非線性耦合函數和Canny邊緣作為雙重約束條件，結合孔洞填充、最大連通域判斷、交互修正輪廓線等后處理環(huán)節(jié)，可以實現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，對肝臟區(qū)域內的血管進行進一步分割。以肝內靜脈血管為主要研究對象，采用分割預處理、基于Hessian矩陣特征值的多尺度血管增強、最優(yōu)閾值血管分割與手動交互、分割后處理等環(huán)節(jié)，實現了門靜脈和肝靜脈兩類靜脈血管的提

4、取。在此基礎上延伸研究了肝內靜脈血管骨架的提取和圖論表達，將分割后的血管圖像轉化為點-線圖形，進而獲取血管分支拓撲結構，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。最后，采用基于OpenGL紋理映射與GLSL片段著色器的體繪制方法，運用多重紋理技術，對肝臟分割與肝內血管分割的結果區(qū)分表達，并開發(fā)了空間內任意平面切割、曲面切割工具，實現分割目標的三維可視化和交互。
　　上述各環(huán)節(jié)在VC++平臺下實現，使用臨床數據測試算法的