基于CT腦血管醫(yī)學(xué)圖像的三維重建關(guān)鍵算法研究.pdf

1、隨著數(shù)字圖像處理理論和計算機技術(shù)的不斷飛速發(fā)展，基于CT腦血管醫(yī)學(xué)圖像的三維重建技術(shù)是目前的一個研究熱點問題，是醫(yī)學(xué)圖像三維重建技術(shù)更深層次的拓展，是一個多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，是計算機圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程中的重要應(yīng)用。它涉及數(shù)字圖像處理、計算機圖形學(xué)以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)知識。腦血管醫(yī)學(xué)三維重建圖像是對CT、MRI等設(shè)備通過二維掃描形成的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過三維重建技術(shù)形成的圖像，是一種無創(chuàng)性腦血管性病變檢查方法，是對一直被公認(rèn)為

2、腦血管性病變檢查金標(biāo)準(zhǔn)的DSA(Data Subtraction Angiography)有創(chuàng)檢查技術(shù)的一次挑戰(zhàn)。它不僅用于腦梗塞、腦動脈瘤、腦血管畸形、頸動脈狹窄等腦血管各種病變的臨床檢查，在手術(shù)計劃及模擬仿真、放射治療計劃、解剖教學(xué)等方面也具有重要的意義，腦血管三維重建的結(jié)果可以生成并保存圖像，可按電影方式在線或離線反復(fù)回放，有利于對醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，也是實現(xiàn)數(shù)字化醫(yī)院的一個組成部分，發(fā)展應(yīng)用前景廣闊。 由于二維醫(yī)學(xué)斷層

3、成像技術(shù)是由三維客觀存在在二維平面上的投影，本身就是一個病態(tài)問題。再由二維圖像重建為三維圖像，是一個重建的逆過程，在重建過程中不可避免的造成某些信息的丟失。加之受掃描設(shè)備本身的技術(shù)性能的限制，在掃描過程中由于設(shè)備運行的穩(wěn)定性和受外部環(huán)境的干擾等因素影響，難以保證取得數(shù)據(jù)的真實性，這些都給重建工作帶來困難。目前仍存在許多問題和難點尚未解決，其理論和應(yīng)用技術(shù)研究極具挑戰(zhàn)性。算法的優(yōu)劣直接影響到三維重建結(jié)果，因此，對CT腦血管二維醫(yī)學(xué)圖像三維

4、重建技術(shù)關(guān)鍵算法的研究，不僅具有重要的理論意義，而且具有廣泛和較高的實用價值。 本文從CT腦血管醫(yī)學(xué)圖像三維成像技術(shù)所涉及的六個主要方面(二維醫(yī)學(xué)圖像的濾波，腦血管的區(qū)域分割，腦血管的邊緣特征提取，圖形配準(zhǔn)及對齊，斷層問數(shù)據(jù)插值，三維重建實現(xiàn))進(jìn)行了研究與探討，取得了一些積極的成果，但仍存在許多問題和不足。 主要研究內(nèi)容和結(jié)果概括如下： 1、在CT圖像分割的預(yù)處理過程中，提出了濾除強脈沖噪聲條狀干擾的方法，并對自

5、適應(yīng)中值濾波進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，用于濾除椒鹽噪聲干擾。 2、對CT圖像分割的算法進(jìn)行了一定的研究，并提出了一種基于自組織特征映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的灰度圖像分割新思路。 3、在腦血管邊緣特征提取過程中，研究了Gabor濾波器的性能特征，成功地引入了Gabor濾波器虛部的濾波結(jié)果作為新的腦血管的圖像特征，為了提高速度，改進(jìn)了特定條件下的Gabor濾波算法。 4、研究了針對腦血管平行序列醫(yī)學(xué)圖像在進(jìn)行三維重建過程中遇到的一個常見問題

6、-輪廓匹配和圖像的對齊問題。同時文中給出采用樹結(jié)構(gòu)理論來識別和判斷腦血管分支，并提出了優(yōu)化算法。 5、在腦血管三維重建的數(shù)據(jù)提取過程中，一個必需面對的另一個問題就是斷層問數(shù)據(jù)插值。文中研究并提出了一種新的基于形狀和基于灰度的斷層圖像的插值算法。 6、論文的最后利用(SSD)算法完成了基于文中提出的關(guān)于CT腦血管二維醫(yī)學(xué)圖像的三維重建技術(shù)關(guān)鍵算法對實際二維腦血管圖像進(jìn)行三維重建效果驗證；同時給出了基于最大密度投影法(MTP