【摘要】：X射線成像是一種通過射線在不同密度物質(zhì)中的不同衰減來獲取物質(zhì)結(jié)構(gòu)信息的成像模態(tài),既可以于術(shù)前獲取人體的三維解剖結(jié)構(gòu)用于疾病診斷和手術(shù)路徑規(guī)劃,又可以在手術(shù)過程中獲得感興趣區(qū)域的實時影像,因此在影像引導的介入手術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。本文選擇了X射線影像引導技術(shù)在血管介入手術(shù)中的兩個有代表性的應(yīng)用場景,分析了現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢和劣勢,針對其面臨的挑戰(zhàn)和存在的不足提出了解決方案。隨著平板探測器技術(shù)的發(fā)展,獲取高質(zhì)量的二維X光透視圖像成為可能,使得基于C臂的CBCT三維成像技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。目前CBCT面臨的挑戰(zhàn)在于三維重建方法計算效率偏低,不能滿足臨床實踐中提出的實時性的需求。因此,本文提出了基于GPU并行加速技術(shù)的CBCT快速三維重建方法。該方法針對三維重建算法的幾何特性進行了優(yōu)化并設(shè)計了一套基于GPU流數(shù)據(jù)處理機制的并行計算加速方案,在算法層面提高計算效率。同時提出將傳統(tǒng)的線性影像鏈轉(zhuǎn)化為并行非線性影像鏈,應(yīng)用延時隱藏技術(shù),從系統(tǒng)層面進一步降低三維重建耗時。通過對數(shù)字體模的模擬投影數(shù)據(jù)及由C臂系統(tǒng)采集的成像體模投影數(shù)據(jù)的三維重建實驗,證明了本文提出的方法能在保證三維重建質(zhì)量的前提下極大的提高計算效率。X射線透視成像在影像引導介入手術(shù)中是一種得到廣泛應(yīng)用的獲取術(shù)中手術(shù)區(qū)域解剖結(jié)構(gòu)的重要成像模態(tài)。從X射線透視圖像中提取導絲等手術(shù)器械的位置和形態(tài),能增強術(shù)中影像,從而更好的輔助醫(yī)生進行介入手術(shù)�，F(xiàn)存的從X射線透視圖像中提取導絲的方法存在的問題主要包括需要人工介入和計算效率低下難以滿足實時性需求�；诖�,本文提出了一種基于GPU并行加速的X射線透視序列中的全自動快速導絲提取方法。此方法通過多尺度濾波方法從二維圖像中構(gòu)造出圖像信息內(nèi)所包含的線性結(jié)構(gòu)特征圖,經(jīng)由梯度向量場方法使其收斂至導絲脊線。通過設(shè)計一套基于GPU并行加速技術(shù)的優(yōu)化方案,及基于類貝葉斯濾波的導絲動態(tài)追蹤方法,有效的縮小感興趣區(qū)域的大小,從而提高計算效率。通過在心血管介入手術(shù)中采集的兩組記錄了導絲在血管內(nèi)運動過程的X射線透視圖像序列對本文提出的方法進行測試,證明了本文提出的解決方案和現(xiàn)存的方法相比較,能自動且更加準確的提取導絲結(jié)構(gòu),并且計算效率獲得了巨大提升,能滿足實時性需求。
【圖文】：

圖 1-1 平板探測器像素探測陣列單元1.2 CT 成像技術(shù)原理CT 成像與 X 光透視成像均是利用 X 射線在人體內(nèi)不同組織間的不同衰減程度來獲取信息，但是兩者之間存在一個主要區(qū)別，CT 成像獲取的是人體組織的斷層圖像。由上一節(jié)我們可以知道，X 射線在通過物質(zhì)時其光子會和物質(zhì)中的原子發(fā)生相互作用而發(fā)生強度衰減，，我們用線性衰減系數(shù) 對此進行衡量。在醫(yī)學成像領(lǐng)域，為了獲取人體內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的信息，我們更關(guān)注的是不同組織之間 X 射線衰減系數(shù)之間的差異，因此國際上將 CT 影像中每個體素對 X 射線衰減作用的大小，定義為 CT 值。在實際應(yīng)用中，CT 值被定義為 X 線經(jīng)過該體素的衰減量與 X 線經(jīng)過水的衰減量的相對比值，即CT1000 水水。CT 值反應(yīng)了在同一強度 X 線下，不同物質(zhì)之間的密度差異。而在

Randon變換
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院深圳先進技術(shù)研究院)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;O434.1

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本文編號：2630439