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?？梢姡伟┑脑缙诎l(fā)現(xiàn)和檢測對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患者的病灶特征進行提取。
　　本課題在研究國家自然科學(xué)基金《基于混合成

2、像的孤立性肺結(jié)節(jié)計算機輔助診斷方法》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算機輔助診斷》的基礎(chǔ)上，對病灶的常用三維可視化技術(shù)和三維特征提取和量化進行了探究，在此基礎(chǔ)上提出了一種更加準(zhǔn)確的體積特征測量方法。在孤立性肺結(jié)節(jié)的可視化方面針對前人的研究方法以及做出的改進方面進行了深入的研究，在三維特征提取方面，對孤立性肺結(jié)節(jié)的體積、表面積、灰度均值、灰度標(biāo)準(zhǔn)差、空間位置、球形度等特征進行了提取和量化，并針對孤立性肺結(jié)節(jié)體積大小的計算方

3、法進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原始二維CT圖像進行處理，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其進行可視化。該方法存在的問題是由于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)圖像開始出現(xiàn)或者結(jié)束時，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)特征丟失等問題，本

4、文的主要解決方法是：首先對CT圖像使用聚類分割的方法得到肺實質(zhì)部分，然后對分割以后的肺實質(zhì)采用面繪制的方法進行三維可視化，最后在三維肺實質(zhì)的基礎(chǔ)上采用改進的三維分割方法實現(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，本文首先對原始的CT和PET圖像進行了一系列的預(yù)處理，包括圖像去噪、圖像增強以及圖像插值等。
　　然后，針對現(xiàn)階段肺結(jié)節(jié)特征選擇和分類過程

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行了提取和量化。由于體積大小隨時間變化的增長與否是判斷良惡性肺結(jié)節(jié)的一個重要指標(biāo)，本文提出了一種更加準(zhǔn)確的測量肺結(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，對可視化后的肺結(jié)節(jié)計算其質(zhì)心所在位置坐標(biāo)，判斷肺結(jié)節(jié)上的點到質(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