基于CT圖像的脊椎骨分割與分離技術(shù)研究.pdf

1、在計(jì)算機(jī)虛擬脊椎矯正系統(tǒng)中，為模擬鋼釘打入椎骨后相關(guān)脊椎骨產(chǎn)生位移和旋轉(zhuǎn)，需要建立患者脊柱的三維模型。由于脊椎結(jié)構(gòu)復(fù)雜，空間位置相互交錯(cuò)，造成了在靠近上下椎骨連接區(qū)域的CT圖像中既有當(dāng)前椎骨的圖像，還有相鄰其它椎骨的部分骨組織圖像的狀態(tài)，用傳統(tǒng)的分割方法很難從脊柱的CT序列圖像中分割出單個(gè)的椎骨，無(wú)法用分割的結(jié)果來(lái)三維重建單個(gè)椎骨的圖像，而是只能得到一個(gè)整體的脊柱三維圖像。由于整體的脊柱模型上單個(gè)椎骨之間不能發(fā)生相對(duì)的位移，也就無(wú)法模擬

2、矯正過(guò)程。為此，需要將單個(gè)的椎骨從重建好的脊柱模型上分離出來(lái)作為單獨(dú)的模件，并利用虛擬裝配技術(shù)將這些單獨(dú)椎骨模件重新組裝，這樣在新得到的三維脊柱模型中單個(gè)椎骨之間就能根據(jù)需求產(chǎn)生相對(duì)的位移，從而模擬矯正過(guò)程。 本文的研究?jī)?nèi)容是計(jì)算機(jī)虛擬脊椎矯正系統(tǒng)的前期組成部分，主要包括：對(duì)原始的帶噪CT圖像進(jìn)行去噪、插值的預(yù)處理；對(duì)預(yù)處理后的CT圖像進(jìn)行二維分割，僅保留脊椎部分圖形；對(duì)分割后的結(jié)果進(jìn)行三維重建，得到整個(gè)脊柱的三維模型；最終的目

3、標(biāo)是從脊柱三維模型上分離出單個(gè)的椎骨。論文相關(guān)研究成果有： 1.針對(duì)CT圖像主要包含脈沖噪聲和高斯白噪聲的特點(diǎn)，提出了一種基于中值濾波的自適應(yīng)小波閾值去噪方法。該方法在去除CT圖像中混合噪聲的同時(shí)能很好的保護(hù)圖像的輪廓信息。 2.針對(duì)實(shí)驗(yàn)中部分CT圖像中層厚過(guò)大的問(wèn)題，利用匹配點(diǎn)對(duì)插值方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)CT序列圖像的插值。 3.分析和研究了主動(dòng)輪廓模型(Snake模型)，并對(duì)該模型的能量函數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)。即在復(fù)雜凹形輪廓

4、內(nèi)部設(shè)置若干“吸引點(diǎn)”，并將“吸引點(diǎn)”和Snake上點(diǎn)的歐氏距離變換作為一個(gè)分量引入到Snake模型的能量函數(shù)中，從而迫使Snake快速的向凹形的輪廓收縮，克服了傳統(tǒng)Snake模型對(duì)復(fù)雜凹形輪廓不敏感的缺點(diǎn)。 4.對(duì)經(jīng)過(guò)分割后的脊椎圖像，利用光線投射法實(shí)現(xiàn)了直接體繪制。 5.提出了一種直接從三維脊柱圖像中分離出單個(gè)椎骨的方法，即：首先通過(guò)三維細(xì)化算法斷開(kāi)椎骨間相連的骨組織圖像；在椎骨之間放置一個(gè)虛擬氣球，并使其膨脹，利用