CT圖像中基于三維活動輪廓的肺結(jié)節(jié)分割.pdf

1、肺癌居所有癌癥死因的第一位，全世界每年有一百多萬人死于肺癌。對肺癌的早期檢測和治療是提高癌癥病人存活率的重要方法。CT已經(jīng)被證明是檢測肺結(jié)節(jié)的有效醫(yī)學影像技術(shù)，被廣泛用于肺癌檢測和診斷。研究基于肺部CT圖像的肺癌計算機輔助檢測與診斷系統(tǒng)(CAD)將有利于提高診斷準確性和客觀性、減輕診斷工作量。在計算機輔助檢測和診斷肺結(jié)節(jié)CAD設(shè)計中，肺結(jié)節(jié)分割是一個至關(guān)重要并且有挑戰(zhàn)性的步驟。雖然有很多分割結(jié)節(jié)的方法已經(jīng)發(fā)表，但自動分割CT圖像中的肺結(jié)

2、節(jié)仍然被認為是一個非常有挑戰(zhàn)性的問題，因為結(jié)節(jié)在形狀、紋理、與正常組織連接形式等方面存在多樣性。本文對CT圖像中基于三維活動輪廓的肺結(jié)節(jié)分割進行了研究。主要內(nèi)容如下： ⑴CT圖像中基于三維活動輪廓的肺結(jié)節(jié)分割算法主要有三個步驟：數(shù)據(jù)預(yù)處理，三維活動輪廓分割，重建肺結(jié)節(jié)。 ⑵分割在一個局部感興趣體積(VOI)內(nèi)進行，采用三維活動輪廓方法。三維活動輪廓分割是對經(jīng)典活動輪廓模型的擴展，從VOI中心引出一組均勻分布的射線，每條射

3、線上有一個控制點，控制點可以沿射線方向移動，用這些控制點來表示離散三維活動輪廓。三維活動輪廓具有連續(xù)能量，梯度能量和氣球能量，能量函數(shù)是所有控制點的能量和。通過最小化能量函數(shù)來確定最終的三維輪廓，即結(jié)節(jié)的離散表面。 ⑶活動輪廓分割后，得到一個離散點云。為了獲得三維VOI圖像中的分割結(jié)果，可以通過一個三維重建方法確定結(jié)節(jié)的所有體素：假定每個體素點到VOI中心有一條虛擬射線，可以通過相鄰的實際存在射線來判斷該體素點是否屬于結(jié)節(jié)。

4、 ⑷為了數(shù)量化分割方法的性能，肺癌圖像數(shù)據(jù)庫大學聯(lián)盟(LIDC)提供的兩個數(shù)據(jù)集被用來評估分割方法的性能。在評估中，采用計算機分割得到的結(jié)節(jié)區(qū)域與放射科醫(yī)生提供的結(jié)節(jié)區(qū)域之間的重合率(Overlap)，錯誤體積百分比作為衡量標準。兩個數(shù)據(jù)集分別有23和86個CT掃描，分別有23個和73個直徑大于等于3mm的結(jié)節(jié)。經(jīng)過測試，第一個數(shù)據(jù)集的平均overlap值是69％，第二個數(shù)據(jù)集的平均overlap值是63％，兩個數(shù)據(jù)集的平均錯誤體積