【摘要】：近年來隨著環(huán)境的惡化,前列腺癌的發(fā)病率日益增長,前列腺早期診斷的重要性日益凸顯。經(jīng)直腸超聲成像(Transrectal Ultrasonography,TRUS)與核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)輔助前列腺穿刺手術(shù)成為診斷早期前列腺癌的重要標準。在圖像輔助前列腺穿刺手術(shù)中,采用MR圖像配準至實時TRUS圖像引導(dǎo)穿刺機構(gòu)穿刺,可以提高穿刺準確率。由于TRUS圖像和MR圖像成像過程中受到噪聲污染,需要對圖像進行去噪,為了將MR圖像準確配準至TRUS圖像,需要對圖像進行腺體輪廓分割。因此,本文為了實現(xiàn)TRUS與MR圖像輔助的前列腺穿刺機構(gòu)精準穿刺,針對前列腺TRUS圖像和MR圖像進行圖像去噪和腺體輪廓分割的方法研究。本文結(jié)合前列腺醫(yī)學(xué)圖像特點分析現(xiàn)有去噪方法,對圖像進行增強預(yù)處理。采用結(jié)合絕對中位差改進的各向異性擴散去噪算法對前列腺圖像進行去噪。對去噪后圖像通過峰值信噪比評價圖像質(zhì)量,通過邊緣保持度評價腺體邊緣保持特性。驗證結(jié)合絕對中位差改進的各向異性擴散去噪方法在醫(yī)學(xué)圖像去噪上的優(yōu)越性。分析前列腺MR圖像特點,以基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的U-net網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),采用仿射變換和彈性扭曲進行數(shù)據(jù)增強改進U-net網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),擴充U-net網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練集樣本,預(yù)防過擬合,提高模型穩(wěn)定性。將測試圖像分割結(jié)果與專家手動分割“金標準”圖像進行骰子相似系數(shù)比較,通過像素集相似度來評價所提出的分割方法的優(yōu)越性。結(jié)合TRUS圖像特點,分析TRUS圖像通過U-net結(jié)構(gòu)訓(xùn)練分割網(wǎng)絡(luò)的弊端。采用結(jié)合殘差網(wǎng)絡(luò)改進的U-net網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的分割方法,通過添加殘差連接解決網(wǎng)絡(luò)深化中出現(xiàn)的梯度消失問題,加快收斂速度,提高分割精度。對病例圖像進行測試集分割后,通過多種評價標準評價結(jié)合殘差網(wǎng)絡(luò)改進的U-net網(wǎng)絡(luò)對前列腺TRUS圖像的分割效果,驗證所提出的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在圖像分割上的優(yōu)越性。為了驗證本文提出的圖像去噪方法和分割方法的可行性,搭建實驗平臺進行驗證實驗。首先建立實驗平臺,完成前列腺穿刺實驗體模的MR和TRUS圖像采集和強化后,通過結(jié)合絕對中位差改進的各向異性擴散方法對TRUS和MR圖像去噪,采用結(jié)合仿射變換和彈性扭曲數(shù)據(jù)增強改進的U-net網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分割MR圖像,采用結(jié)合殘差網(wǎng)絡(luò)短連接改進的U-net網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分割TRUS圖像。對分割后的TRUS和MR圖像進行三維重建和模型配準。對超聲探頭進行內(nèi)外參數(shù)的標定,得到術(shù)中實時TRUS圖像病灶點、術(shù)前MR圖像上病灶點和穿刺針末端點的變換關(guān)系。驅(qū)動穿刺機構(gòu)進行穿刺。通過穿刺誤差評價穿刺實驗效果。驗證提出的去噪和分割方法的有效性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R445;TP391.41;R737.25
【圖文】：

第 1 章 緒論義系統(tǒng)的重要組成，位于腹股溝深處等原因，美國前列腺癌的發(fā)病率高發(fā)病患者連年上升，預(yù)計 2030 年將近，病發(fā)隱秘，初期難發(fā)覺。當能晚期，病患生存率受到影響。因此檢查（PSA 檢查）是前列腺癌檢測務(wù)工作組基于相關(guān)實驗數(shù)據(jù)認為 PS[2]。早期診斷當中，穿刺針提取前列腺經(jīng)直腸超聲（Transrectal Ultrasonog查前列腺癌的主要方式[4]。

a) 前列腺超聲圖像 b) 前列腺 MRI 圖像圖 1-2前列腺超聲圖像和 MR圖像床上穿刺機構(gòu)定位的重要步驟，能夠提高手像向 TRUS 圖像配準的必要步驟。由于前列腺形變，圖像容易發(fā)生模糊和失真，組織邊緣見的圖像分割方法難以應(yīng)用在前列腺 TRUS 大增加醫(yī)生的工作量，因此研究 TRUS 圖像和意義。中可能出現(xiàn)損傷尿道、輸精管等現(xiàn)象[7]，因此準度的操作技巧。醫(yī)生手動操作穿刺針進行勞導(dǎo)致的失誤。傳統(tǒng)的穿刺活檢中要通過“6+8]。因此能夠自動引導(dǎo)穿刺針進行穿刺的穿刺，本課題進行前列腺穿刺引導(dǎo)中 TRUS 圖像和圖像與核磁共振圖像的術(shù)前去噪處理、去噪

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本文編號：2739980