肺部病變計算機輔助檢測方法研究.pdf

1、近年來，由于環(huán)境污染的加劇，肺癌等肺部疾病已經成為導致人類死亡、影響人類生活質量的主要原因之一。對于肺部疾病的早期檢測與治療，是預防和治療肺部疾病最有效途徑。CT掃描是目前在肺部疾病的檢測與治療中的最為重要的一類檢測手段，但是由于近年來CT掃描的廣泛應用，CT圖像大量增加，不僅導致了醫(yī)生工作量的急劇增長，也在一定程度上影響了診斷的質量。隨著數字圖像處理技術、模式識別以及機器學習技術的不斷成熟，使得采取計算機輔助檢測對病變診斷成為可能。為

2、了避免醫(yī)生在診斷過程中利用人腦重構出病變空間構型而帶來誤差，三維計算機輔助檢測方法是十分必要的。 圍繞肺部病變三維計算機輔助檢測這一課題，本文的研究工作主要包括如下幾個方面： 1.本文采用的預處理方法包括體數據的濾波和體數據的插值等。在體數據的濾波中，本文深入研究和探討了各向異性擴散方程的濾波方法，在此基礎上提出了一種基于梯度方向的各向異性擴散濾波方法。這種方法根據首先根據梯度直方圖判斷K值，然后根據梯度方向的不同特征將

3、像素分類，分別計算擴散系數。在體數據的插值研究中，本文利用了線性插值，使計算出的插值圖像的各個像素有合理的意義，具有良好的視覺效果。 2.在肺部疑似病變的三維檢測過程中，本文針對目前常用檢測方法過于陳舊的現狀，將最近幾年發(fā)展蓬勃的水平集方法和Mean Shift方法與三維區(qū)域增長結合實現肺部病變的檢測。在肺部疑似病變檢測中，首先要對肺部組織進行分割。本文重點研究了Live Wire算法。針對傳統(tǒng)Live Wire算法利用拉普拉斯

4、算子檢測邊緣時會丟失一些邊緣信息的弊端，本文采用了Canny算子作為邊緣檢測方法，使之更加符合醫(yī)學圖像分割的需要，取得了較好的效果。 3.為了將檢測結果三維可視化，本文研究了體繪制算法。通過對光線投射、拋雪球、錯切變形算法原理的深入分析，同時結合多組數據的實驗，本文對各種算法的內存占用、CPU占用、成像時間以及成像效果等綜合考慮，得到以下結論：錯切變形算法可以在占用較小系統(tǒng)資源的情況下得到可以接受的成像效果，因此可以廣泛的應用于

5、日常診斷之中；而拋雪球算法成像質量最高，但是實時性差，因而可以用于需要精細成像結果的場合，如手術規(guī)劃等。 4.肺部三維計算機輔助檢測要提供給醫(yī)生良好的交互操作體驗。由于專用硬件設備極其昂貴，本文主要研究了利用鼠標器的三維交互。通過針刺取點結合三維旋轉等方法，本文實現了三維測量。結合疑似病變部位與正常組織的聯合體繪制，可以給醫(yī)生更清晰的參考依據。另外一種診斷參考工具便是虛擬切片。虛擬切片的實現首先在三維空間中創(chuàng)建一個“切平面”，使

6、得該切平面穿過待處理的體數據。然后通過一定的計算，體數據中被切平面穿過的圖像信息會映射到該平面上，即用切片切割的方式把用戶感興趣的空間實體顯示出來。虛擬切片所得到的圖像實際上是體數據的相應信息在該平面上的紋理映射。 本文給出了CT數據濾波、疑似病變組織提取、體繪制等實驗結果，從中可以看出，利用本文的算法能夠較好的完成肺部病變的三維計算機輔助檢測，實現疑似病變組織的三維定位與測量，顯示病變部位任意方向切片。也可以根據需要單獨顯示某