本文選題：多模態(tài)　切入點：圖像分割　出處：《西安電子科技大學》2015年碩士論文

【摘要】：缺血性心臟病已成為世界范圍內(nèi)導致死亡的首位疾病,醫(yī)學影像技術是對缺血性心臟病進行準確診斷、優(yōu)化治療方案和療效評估的重要技術手段。新型治療方法的基礎研究更是必須綜合利用幾種跨模態(tài)的醫(yī)學成像技術,從功能和結構多個層次上實現(xiàn)對心血管結構和心肌功能的全面準確評估。本文利用小型豬構建在體缺血性心梗模型,采用CTA成像技術對心臟的結構信息進行高分辨率成像;采用18F-FDG進行PET/CT成像監(jiān)測心肌代謝功能;采用靶向血管新生的RGD進行PET/CT成像,觀測心梗后心肌的血管新生情況。但是由于成像設備之間的差異、各模態(tài)成像的時間的不同以及動物在各成像設備之間移動造成姿態(tài)的不同等原因,不同模態(tài)的影像信息無法在空間上達到匹配,為了綜合性的觀察結構信息與功能信息,需要進行跨模態(tài)小型豬心臟圖像的分割與配準。本文針對小型豬心梗模型多模態(tài)在體影像學評估,研究了小型豬心梗模型CTA與PET/CT功能圖像的配準融合問題。首先,本文實現(xiàn)了單模態(tài)小型豬心臟圖譜的制作并規(guī)定了圖譜制作的流程方法(包括CTA圖譜、PET/CT結構數(shù)據(jù)圖譜)。對小型豬心梗模型的18組原始數(shù)據(jù)(每組數(shù)據(jù)中包括6組CTA數(shù)據(jù)、6組FDG-PET/CT數(shù)據(jù)、6組RGD-PET/CT數(shù)據(jù))進行了圖像預處理工作,依據(jù)心臟解剖學知識,對心臟進行了人工分割,針對每種模態(tài)制作圖譜庫,采用基于配準的多圖譜自動分割方法,利用每種模態(tài)的圖譜庫實現(xiàn)了小型豬心梗模型CTA圖像與PET/CT結構圖像同模態(tài)的自動分割。其次,基于心臟自動分割的結果,本文設計了CTA圖像與PET/CT結構圖像之間配準的方法,將CTA圖像自動分割產(chǎn)生的CTA心臟標記圖譜與PET/CT結構圖像自動分割產(chǎn)生的CT心臟標記圖譜進行配準,利用圖譜圖像有效的避免了不同模態(tài)間圖像灰度值分布差異較大的問題,完成了小型豬心梗模型的跨模態(tài)配準工作。最后,應用跨模態(tài)配準產(chǎn)生的形變場信息,將PET/CT功能圖像進行形變,與CTA圖像進行融合,完成了結構信息與功能信息的融合。并通過體繪制將最終融合結果進行三維重構,為直觀觀察心梗狀態(tài)與血管新生提供技術支持。本文實現(xiàn)了小型豬心臟同模態(tài)分割、異模態(tài)配準的完整流程,并設計了心臟分割與配準軟件平臺來對影像數(shù)據(jù)進行自動化處理,跨模態(tài)心臟圖像的融合結果為醫(yī)生評估心肌缺血與血管新生的情況提供了有效的醫(yī)學影像學信息的支持。
[Abstract]:Ischemic heart disease has become the leading cause of death in the world. Medical imaging technology is an important technical means to accurately diagnose, optimize the treatment plan and evaluate the curative effect of ischemic heart disease.The basic research of the new treatment method must make comprehensive use of several kinds of cross-modal medical imaging techniques to realize the comprehensive and accurate evaluation of cardiovascular structure and myocardial function from multiple levels of function and structure.In this paper, the model of ischemic myocardial infarction in vivo was constructed in miniature pigs, and the structural information of the heart was imaged with CTA imaging technique, the myocardial metabolic function was monitored by 18F-FDG PET/CT imaging, and the PET/CT imaging was performed by targeting angiogenic RGD.Myocardial angiogenesis after myocardial infarction was observed.However, because of the difference of imaging equipment, the different imaging time of each mode and the different reasons of animals moving among the imaging devices, the image information of different modes can not be matched in space.In order to observe the information of structure and function comprehensively, the segmentation and registration of cross-modal miniature porcine heart image is needed.In this paper, the registration and fusion of CTA and PET/CT functional images in miniature porcine myocardial infarction model in vivo were studied.Firstly, the single mode miniature porcine heart map is made and the flow chart (including the CTA map and the structure map of PET / CT) is defined.Eighteen groups of original data (including 6 groups of CTA data, 6 groups of FDG-PET/CT data and 6 groups of RGD-PET/CT data) of myocardial infarction model of miniature pigs were preprocessed. According to the knowledge of heart anatomy, the heart was segmented artificially.In this paper, the automatic segmentation method of multi-atlas based on registration is adopted for each modal making atlas library, and the automatic segmentation of CTA image of miniature pig myocardial infarction model and PET/CT structure image is realized by using the atlas library of each mode.Secondly, based on the result of automatic heart segmentation, this paper designs a registration method between CTA image and PET/CT structure image.The CTA cardiac marker produced by automatic segmentation of CTA image is registered with the CT cardiac marker produced by automatic segmentation of PET/CT structure image, and the problem of large difference of gray value distribution among different modes is avoided effectively by using the map image.The cross-modal registration of miniature pig myocardial infarction model was completed.Finally, using the deformation field information generated by cross-modal registration, the PET/CT function image is deformed and fused with the CTA image, and the structure information and the function information are fused.The final fusion results were reconstructed by volume rendering to provide technical support for visual observation of myocardial infarction state and angiogenesis.In this paper, the complete flow of the same mode segmentation and different mode registration of miniature pig heart is realized, and the software platform of heart segmentation and registration is designed to automate the processing of image data.The results of intermodal cardiac image fusion provide effective medical imaging information for the assessment of myocardial ischemia and angiogenesis.
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R541;R817.4

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本文編號：1710476