基于多Atlas的心臟右心室精準(zhǔn)分割.pdf

1、心腦血管疾病一直被視為威脅人類健康的“頭號(hào)殺手”，如何快速、準(zhǔn)確診斷并有效治療成為人們?nèi)找骊P(guān)切的熱點(diǎn)問(wèn)題。研究表明，右心室形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能異常同左心室一樣均有助于對(duì)心血管疾病如心力衰竭、缺血性心臟病等癥的預(yù)測(cè)和診斷。核磁共振成像以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在目前心臟疾病臨床診斷中頗受歡迎，對(duì)心臟磁共振圖像的分割也因此成為醫(yī)學(xué)圖像處理的焦點(diǎn)。然而由于其獨(dú)有的高變異、壁薄、邊界不明顯、與周?chē)M織對(duì)比度低等特點(diǎn)，右心室的分割又成為心臟分割的一大難題。
　

2、　本文首先在研究心臟解剖結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，基于ITK平臺(tái)分別實(shí)現(xiàn)了閾值法、區(qū)域生長(zhǎng)和水平集等傳統(tǒng)方法對(duì)右心室的分割。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)方法有很大的局限性，例如，區(qū)域生長(zhǎng)易造成邊界泄露，水平集對(duì)初始演化曲線依賴比較大等，很難實(shí)現(xiàn)右心室的精確分割。因此需要考慮適宜的分割算法。
　　基于多Atlas的分割方法充分利用解剖先驗(yàn)知識(shí)，將分割問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)榕錅?zhǔn)問(wèn)題，利用已分割的多幅Atlas灰度圖像和目標(biāo)圖像的配準(zhǔn)，尋求Atlas灰度圖像到目標(biāo)圖像的變換

3、參數(shù)，將這些參數(shù)應(yīng)用到Atlas標(biāo)記圖像上，得到多個(gè)形變后的標(biāo)記圖像，即粗分割結(jié)果，然后通過(guò)融合策略對(duì)這些粗分割結(jié)果進(jìn)行融合得到最終分割結(jié)果。該方法成功的前提是使用的Atlas圖像和目標(biāo)圖像在某種意義上比較相似，因此如何選取Atlas圖像尤為重要。本文打破傳統(tǒng)Atlas選擇，提出基于仿射傳播聚類的選擇方法，將所有的Atlas圖像看作一系列數(shù)據(jù)點(diǎn)，通過(guò)數(shù)據(jù)點(diǎn)之間消息的傳遞進(jìn)行聚類，得到一系列聚類中心，由這些聚類中心圖像與目標(biāo)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)、

4、融合、相似性排序等，實(shí)現(xiàn)右心室精準(zhǔn)分割。配準(zhǔn)方面，本文采用先剛性配準(zhǔn)后仿射配準(zhǔn)再B樣條配準(zhǔn)的三步配準(zhǔn)法。融合策略主要采用STAPLE融合和聯(lián)合標(biāo)記融合。其中聯(lián)合標(biāo)記融合方法也是首次被應(yīng)用到右心室分割上。
　　最后，本文以MICCAI在2012年10月舉行的右心室分割挑戰(zhàn)中提供的數(shù)據(jù)為依托，按照如上方法對(duì)右心室進(jìn)行分割，并選用相似性測(cè)度因子對(duì)分割結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)本文提出的基于仿射傳播聚類Atlas選擇和STAPLE融合相結(jié)合的方法