基于中心線提取的DSA腦血管造影圖像分割方法研究.pdf

1、腦血管疾病是影響人類身體健康的最常見的疾病之一，嚴(yán)重時甚至威脅到生命安全，并且腦血管疾病已引起世界衛(wèi)生組織的高度重視。介入手術(shù)是治療腦血管疾病的常用手段之一，介入手術(shù)過程通常會使用數(shù)字減影造影術(shù)獲取腦血管的造影圖像，經(jīng)過圖像分割算法對血管結(jié)構(gòu)的提取及三維顯示，詳細(xì)的腦血管拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以輔助醫(yī)生對腦血管病變部位的定位和了解病變程度以及制定合適的治療方案。血管的三維可視化為醫(yī)生對疾病的診斷和治療提供重要的參考信息。然而，由于形成造影圖像設(shè)備、

2、造影劑試用劑量、還有患者自身等因素的影響造成最終的造影圖像數(shù)據(jù)的灰度分布不均以及存在偽影等因素影響。這些因素將會影響分割結(jié)果，進(jìn)而直接影響醫(yī)生對造影圖像的診斷和治療方案的制定。為了解決上述問題，本文提出實(shí)現(xiàn)一種自動準(zhǔn)確的分割出腦血管的方法。
　　在本文中,首先我們對圖像進(jìn)行了增強(qiáng)，改進(jìn)的多尺度濾波對DSA數(shù)據(jù)增強(qiáng)處理是為了增加血管和背景之間的對比度，并且壓制噪聲。在多尺度濾波血管增強(qiáng)方法的基礎(chǔ)上，我們分析了基于Hessian矩陣的

3、特征值與血管幾何形狀之間的關(guān)系。針對血管細(xì)小的部分增強(qiáng)不夠明顯，引入了中值響應(yīng)方程（Medialness Function），Medialness響應(yīng)比多尺度濾波的在管狀結(jié)構(gòu)中心處的響應(yīng)更尖銳，更適合對信號比較弱的細(xì)小血管進(jìn)行增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法不僅可以增強(qiáng)血管主干部分，也可以增強(qiáng)信號比較弱的細(xì)小血管部分。
　　其次，基于增強(qiáng)處理后的數(shù)據(jù)我們提取出腦血管中心線。對于高脊遍歷，根據(jù)脊線跟蹤算法提取出腦血管的中心線并估計(jì)出各點(diǎn)對應(yīng)

4、的血管半徑信息。提取出增強(qiáng)圖譜里面所有滿足在26鄰域最大的點(diǎn)為局部極大值點(diǎn)，并且將局部極大值點(diǎn)作為中心線起始點(diǎn)。然后根據(jù)中心點(diǎn)和它周圍領(lǐng)域點(diǎn)之間的方向以及周圍領(lǐng)域點(diǎn)多尺度響應(yīng)值作為判斷條件尋找下一個中心點(diǎn)，最終得到血管中心線。通過對Phantom數(shù)據(jù)和兩套臨床腦血管真實(shí)數(shù)據(jù)的中心線提取驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　最后，我們還對極大似然估計(jì)算法進(jìn)行了研究，結(jié)合中心線提供的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和半徑信息使用統(tǒng)計(jì)模型法進(jìn)行腦血管分割，我們分割出腦血