基于CT圖像的肝腎自動(dòng)分割方法研究.pdf

1、放射治療是治療癌癥的主要手段之一，準(zhǔn)確分割出各器官邊界是放療計(jì)劃制定過(guò)程中不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)手動(dòng)分割方法繁瑣耗時(shí)，結(jié)果不可復(fù)現(xiàn)，因此研究器官自動(dòng)分割具有重要的意義。肝腎自動(dòng)分割存在一些難點(diǎn):肝臟與周圍器官組織灰度上缺乏良好的灰度對(duì)比從而難以形成清晰的邊界，對(duì)于不同個(gè)體肝臟形變較大，大血管和病變部位造成肝臟不連續(xù);腎臟有兩個(gè)，需要同時(shí)分割出來(lái)，腎臟內(nèi)部的血管、腎小球、水和空氣引起噪聲和空洞，有時(shí)腎臟會(huì)與輸尿管相連。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外很多研

2、究工作者就肝腎分割的精確性、高效性、魯棒性做了大量研究，以實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)、自動(dòng)分割。本文基于FDS團(tuán)隊(duì)研發(fā)的精確放射治療系統(tǒng)ARTS(Accurate/Advanced Radiotherapy System)，在此平臺(tái)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)肝腎自動(dòng)分割模塊。包括三個(gè)主要功能:肝臟自動(dòng)分割，腎臟自動(dòng)分割以及手動(dòng)修正工具。
　　基于區(qū)域生長(zhǎng)算法的分割方法具有算法成熟、時(shí)間復(fù)雜度較低等優(yōu)勢(shì)，比較適用于實(shí)際應(yīng)用中肝腎的自動(dòng)分割。鑒于傳統(tǒng)區(qū)域生長(zhǎng)算法自動(dòng)

3、化程度低、精度欠缺、輪廓粗糙的不足，本文從三個(gè)方面改進(jìn)區(qū)域生長(zhǎng)算法。
　　(1)使用基于先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和肝腎器官特性的種子區(qū)域選擇策略，極大的提高了自動(dòng)化程度。使用Canny算子邊緣檢測(cè)算法結(jié)果改進(jìn)的區(qū)域生長(zhǎng)算法自動(dòng)分割肝臟，使用動(dòng)態(tài)閾值算法結(jié)果改進(jìn)的區(qū)域生長(zhǎng)算法自動(dòng)分割腎臟，改善了自動(dòng)分割效果。
　　(2)使用多種后處理算法優(yōu)化分割結(jié)果，提取平滑輪廓。使用漫水填充法去除區(qū)域生長(zhǎng)結(jié)果中的“空洞”獲得完整閉合區(qū)域，使用形態(tài)學(xué)算法去除

4、邊界上細(xì)小的凸起和凹陷，使用邊緣跟蹤算法提取輪廓，使用曲線擬合算法去除輪廓角點(diǎn)來(lái)平滑輪廓。
　　(3)基于開源可視化工具包VTK設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)工具對(duì)自動(dòng)分割結(jié)果修正，并將分割結(jié)果可視化。綜合自動(dòng)分割功能、手動(dòng)分割功能和可視化功能設(shè)計(jì)分割模塊，在Windows平臺(tái)上使用C++開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)，為ARTS分割模塊提供技術(shù)支持。使用多套臨床實(shí)際CT序列測(cè)試算法，以醫(yī)生手動(dòng)勾畫結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在大多數(shù)CT切片上都能取得較理想的結(jié)果，并且分割