基于粒計(jì)算的胸部HRCT紋理特征值提取.pdf

1、慢性阻塞性肺部疾病(COPD)是由慢性支氣管炎、肺氣腫引起的一組慢性肺部疾病。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)COPD病人約3200萬(wàn)人，每年約有100萬(wàn)人死于此病。小氣道病變是COPD的早期和可逆病變，也是導(dǎo)致COPD氣流阻塞的主要原因，對(duì)它的及時(shí)診斷和治療是防止其發(fā)展成為COPD的重要手段。
　　 多層螺旋CT機(jī)提供的胸部高分辨率CT(HRCT)圖像，是目前觀察小氣道病變最好的影像技術(shù)。但是結(jié)構(gòu)組織多、灰度分布范圍大的胸部HRCT圖像在提供更加

2、詳細(xì)、更加準(zhǔn)確的診斷信息的同時(shí)，也造成了紋理分析和組織分割困難的問(wèn)題。目前，放射科醫(yī)生大多憑借經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行主觀判斷，主要集中在病變的定性分析，要對(duì)其做出客觀、準(zhǔn)確的分析相當(dāng)困難，而且對(duì)病變的程度即定量方面的研究較少。要對(duì)胸部HRCT圖像進(jìn)行定量分析，幫助醫(yī)生診斷小氣道病變，必須解決的問(wèn)題就是胸部HRCT的紋理特征值提取以及肺部軟組織的準(zhǔn)確分割。隨著眾多學(xué)者對(duì)圖像工程的不斷研究，以遺傳算法、模糊集、粒計(jì)算等為代表的智能控制理論正被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖

3、像處理中，并且給解決實(shí)際問(wèn)題提供了新的思路和方法。同樣，粒計(jì)算理論也在被嘗試應(yīng)用于HRCT圖像紋理特征值提取和肺部組織分割。
　　 本文以胸部HRCT圖像為研究對(duì)象，粒計(jì)算為理論基礎(chǔ)，定量分析為研究目標(biāo)，對(duì)該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀進(jìn)行了廣泛調(diào)研，通過(guò)結(jié)合人體組織的解剖知識(shí)，對(duì)紋理特征值提取以及肺組織分割方法進(jìn)行了深入研究，完成了如下工作：
　　 首先分析了HRCT的圖像特點(diǎn)，介紹了小氣道病變的HRCT征象及相關(guān)的紋理特征參數(shù)，

4、簡(jiǎn)述了粒計(jì)算的相容粒度空間模型，根據(jù)胸部HRCT圖像特點(diǎn)和相容粒度空間模型的關(guān)系，構(gòu)建了胸部HRCT圖像空間模型。然后研究了醫(yī)學(xué)圖像紋理特征分析方法和圖像分割方法，將紋理特征提取引入到HRCT圖像分析中，為HRCT圖像的定量計(jì)算奠定了基礎(chǔ)，為小氣道病變的準(zhǔn)確診斷提供了有效的分析方法和數(shù)據(jù)；針對(duì)肺組織紋理復(fù)雜的特點(diǎn)，立足于傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)圖像分割方法，結(jié)合粒計(jì)算理論，提出了一種基于相容粒度空間模型的區(qū)域生長(zhǎng)分割算法，利用感興趣區(qū)域(ROI)紋理

5、特征平均灰度(mean)值，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)選取種子點(diǎn)，改進(jìn)了原有區(qū)域生長(zhǎng)法算法手動(dòng)選取種子點(diǎn)的方法，而且不需要多次調(diào)整閾值參數(shù)；根據(jù)相容關(guān)系系統(tǒng)(TR)改進(jìn)了生長(zhǎng)準(zhǔn)則，使之能適用于HRCT圖像。最后通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)及結(jié)果評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)任意直線和感興趣區(qū)域(ROI)紋理參數(shù)提取，肺部軟組織的準(zhǔn)確分割和面積特征計(jì)算。實(shí)驗(yàn)表明，本文可以有效地提取出有關(guān)紋理特征參數(shù)，比經(jīng)典紋理分析方法有較強(qiáng)的針對(duì)性和實(shí)用性，獲取了診斷小氣道病變所需的數(shù)據(jù)，為放射科醫(yī)生