孤立性肺結(jié)節(jié)的三維可視化及特征提取的研究.pdf

1、在現(xiàn)代生活中，肺癌是目前發(fā)病率和死亡率持續(xù)增加的疾病之一。肺癌的早期表現(xiàn)通常為孤立性肺結(jié)節(jié)，而孤立性肺結(jié)節(jié)由于其半徑較小容易被醫(yī)師忽略?？梢?jiàn)，肺癌的早期發(fā)現(xiàn)和檢測(cè)對(duì)于提高肺癌后期的治療有著很大的影響。因此孤立性肺結(jié)節(jié)的三維可視化及其特征提取的研究迫在眉睫。這關(guān)鍵源于三維可視化可以更加直觀，更加形象的將患者的肺部呈現(xiàn)在醫(yī)生面前，更加方便醫(yī)生從三維立體的角度全面的對(duì)患者的病灶特征進(jìn)行提取。
　　本課題在研究國(guó)家自然科學(xué)基金《基于混合成

2、像的孤立性肺結(jié)節(jié)計(jì)算機(jī)輔助診斷方法》和《基于醫(yī)學(xué)影像結(jié)構(gòu)和功能混合特征的周圍型肺癌計(jì)算機(jī)輔助診斷》的基礎(chǔ)上，對(duì)病灶的常用三維可視化技術(shù)和三維特征提取和量化進(jìn)行了探究，在此基礎(chǔ)上提出了一種更加準(zhǔn)確的體積特征測(cè)量方法。在孤立性肺結(jié)節(jié)的可視化方面針對(duì)前人的研究方法以及做出的改進(jìn)方面進(jìn)行了深入的研究，在三維特征提取方面，對(duì)孤立性肺結(jié)節(jié)的體積、表面積、灰度均值、灰度標(biāo)準(zhǔn)差、空間位置、球形度等特征進(jìn)行了提取和量化，并針對(duì)孤立性肺結(jié)節(jié)體積大小的計(jì)算方

3、法進(jìn)行了深入的研究探討，提出了新的研究方法。
　　首先，傳統(tǒng)的研究中主要的方法是先對(duì)原始二維CT圖像進(jìn)行處理，分割得到二維的肺結(jié)節(jié)圖像，然后采用三維重建的方法對(duì)其進(jìn)行可視化。該方法存在的問(wèn)題是由于CT斷層掃描圖像中含有肺結(jié)節(jié)的圖像數(shù)量較少，當(dāng)肺結(jié)節(jié)圖像開(kāi)始出現(xiàn)或者結(jié)束時(shí)，CT圖像中含有的肺結(jié)節(jié)信息較少容易被忽略而造成肺結(jié)節(jié)的分割不完整，且每張圖片均進(jìn)行分割造成的誤差較大，使得三維可視化后的孤立性肺結(jié)節(jié)不完整，出現(xiàn)特征丟失等問(wèn)題，本

4、文的主要解決方法是：首先對(duì)CT圖像使用聚類分割的方法得到肺實(shí)質(zhì)部分，然后對(duì)分割以后的肺實(shí)質(zhì)采用面繪制的方法進(jìn)行三維可視化，最后在三維肺實(shí)質(zhì)的基礎(chǔ)上采用改進(jìn)的三維分割方法實(shí)現(xiàn)孤立性肺結(jié)節(jié)的三維可視化，有效的減少了可視化后孤立性肺結(jié)節(jié)的信息丟失問(wèn)題。另外，為了使得三維可視化后的孤立性肺結(jié)節(jié)更加完整，本文首先對(duì)原始的CT和PET圖像進(jìn)行了一系列的預(yù)處理，包括圖像去噪、圖像增強(qiáng)以及圖像插值等。
　　然后，針對(duì)現(xiàn)階段肺結(jié)節(jié)特征選擇和分類過(guò)程

5、中均是從二維圖像特征出發(fā)，而忽視了肺結(jié)節(jié)的三維特征。本研究中對(duì)孤立性肺結(jié)節(jié)的部分三維特征如體積、表面積、球形度、凸形度和空間位置等進(jìn)行了提取和量化。由于體積大小隨時(shí)間變化的增長(zhǎng)與否是判斷良惡性肺結(jié)節(jié)的一個(gè)重要指標(biāo)，本文提出了一種更加準(zhǔn)確的測(cè)量肺結(jié)節(jié)體積的方法。首先，由于孤立性肺結(jié)節(jié)的類球體性，對(duì)可視化后的肺結(jié)節(jié)計(jì)算其質(zhì)心所在位置坐標(biāo)，判斷肺結(jié)節(jié)上的點(diǎn)到質(zhì)心的距離，并取距離的最大值為外接球體的半徑，以質(zhì)心所在位置為球心，最大距離為半徑產(chǎn)生