利用顱內(nèi)組織變形的磁共振圖像腦腫瘤分割研究.pdf

1、腦腫瘤是一種常見(jiàn)神經(jīng)系統(tǒng)疾病，對(duì)人體有極大的危害，因此用于輔助腦腫瘤研究和診斷的精確腫瘤分割具有重要的意義。盡管針對(duì)該類腫瘤的自動(dòng)圖像分割可以減少人工投入和主觀因素造成的偏差，但至今仍未達(dá)到令人滿意的分割準(zhǔn)確度，這也使其成為醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域中的經(jīng)典難題。在腦腫瘤分割系統(tǒng)中，提取能夠代表腫瘤屬性的特征作為分割算法的輸入數(shù)據(jù)對(duì)腦腫瘤分割的準(zhǔn)確度具有非常重要的意義。然而傳統(tǒng)的分割系統(tǒng)中的一個(gè)重大缺陷是其所應(yīng)用的灰度值和紋理等特征和腫瘤之間并沒(méi)

2、有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)度。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：顱內(nèi)側(cè)腦室受腫瘤壓迫將產(chǎn)生變形，正確提取與利用其特征可以提高腫瘤分割精度。故本研究以此為全新思路，結(jié)合現(xiàn)有相關(guān)研究存在的問(wèn)題，提出了一種基于三維層面的顱內(nèi)側(cè)腦室受腫瘤壓迫產(chǎn)生的變形特征提取方法，以更大程度利用組織間的解剖含義，從而進(jìn)一步提高分割腫瘤分割準(zhǔn)確度。
　　本研究首先對(duì)磁共振圖像、腦腫瘤及側(cè)腦室等相關(guān)背景進(jìn)行調(diào)查研究，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)側(cè)腦室變形特征提取的組件。該組件主要由側(cè)腦室外形提取、三維側(cè)腦

3、室對(duì)齊、側(cè)腦室變形量化測(cè)評(píng)和特征數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換這幾個(gè)過(guò)程組成。為確保能夠得到準(zhǔn)確可靠的側(cè)腦室變形數(shù)據(jù)，組件中加入了經(jīng)過(guò)改進(jìn)的動(dòng)態(tài)小波模糊 C均值聚類算法和三維動(dòng)態(tài)模板側(cè)腦室方法。相應(yīng)的驗(yàn)證試驗(yàn)證明了這兩個(gè)方法的有效性。而提取所得的側(cè)腦室變形特征進(jìn)行的觀察可看出，該特征和腦腫瘤具有較大的相關(guān)性。
　　本研究通過(guò)采用支持多維數(shù)據(jù)集的模式識(shí)別分類算法，將獲取到的側(cè)腦室變形特征和多譜段磁共振圖像灰度等低級(jí)特征合并，并將數(shù)據(jù)集應(yīng)用在通用的腦腫瘤分

4、割系統(tǒng)中。經(jīng)過(guò)了多組對(duì)比性試驗(yàn)結(jié)果的定量統(tǒng)計(jì)分析可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)提取所得的側(cè)腦室變形特征能不同程度地提高腦腫瘤分割的準(zhǔn)確度。這個(gè)結(jié)果進(jìn)一步證明了側(cè)腦室變形和腦腫瘤之間的相關(guān)性。
　　和傳統(tǒng)腦腫瘤分割系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)在于側(cè)腦室變形特征代表了顱內(nèi)正常組織的解剖含義。而本文提出的基于三維的側(cè)腦室變形特征相比從二維層面磁共振圖像中提取的側(cè)腦室變形特征具有更高的合理性。本項(xiàng)研究不僅為研究顱內(nèi)組織器官變形信息的量化及應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)，