本文關(guān)鍵詞：基于MRI的腦腫瘤圖像分割研究

  更多相關(guān)文章： 腦腫瘤分割 核方法 稀疏編碼 字典學(xué)習(xí)

【摘要】：腦腫瘤分割在疾病的輔助診斷、治療方案規(guī)劃以及手術(shù)導(dǎo)航中扮演著重要的角色。部分患有惡性腦腫瘤的病人通常只有非常短的預(yù)期壽命,而制定合適的治療計(jì)劃是提高患者生活質(zhì)量的關(guān)鍵。由于磁共振成像具有高度的軟組織分辨率,因此在臨床上廣泛使用磁共振成像技術(shù)評(píng)估腫瘤。然而大量數(shù)據(jù)的出現(xiàn),加上手動(dòng)分割的經(jīng)驗(yàn)誤差,因此越來越需要自動(dòng)和可靠的腦腫瘤分割方法。本文首先系統(tǒng)的介紹了腦腫瘤MRI圖像分割技術(shù)的發(fā)展和當(dāng)前最新的研究現(xiàn)狀,以及腦腫瘤分割的難點(diǎn),然后詳細(xì)介紹并推導(dǎo)了實(shí)驗(yàn)采用的稀疏編碼與字典學(xué)習(xí)理論。針對(duì)磁共振圖像特征間的非線性相關(guān)性,本文采用三維FLAIR模態(tài)的MRI數(shù)據(jù),提出了基于灰度特征和核稀疏編碼的全自動(dòng)腦腫瘤分割方法。為了捕獲磁共振圖像中的非線性特征,采用核字典學(xué)習(xí)方法對(duì)腫瘤和非腫瘤區(qū)域分別建模學(xué)習(xí)出兩個(gè)字典,將最終結(jié)果分割為腫瘤區(qū)域和非腫瘤區(qū)域,并對(duì)分割結(jié)果進(jìn)行了分析和評(píng)估。為了研究不同特征對(duì)基于核稀疏編碼與字典學(xué)習(xí)的分割方法的影響,本文提出一種基于高階統(tǒng)計(jì)特征和核稀疏編碼的全自動(dòng)腦腫瘤分割方法。通過提取磁共振圖像目標(biāo)像素點(diǎn)及周邊區(qū)域計(jì)算出一階和二階統(tǒng)計(jì)特征代替前邊采用灰度特征作為特征向量。最后,為了滿足比賽的要求并與排行榜的最新方法對(duì)比,本文提出了基于多模態(tài)的腦腫瘤分割方法。多模態(tài)腦腫瘤分割大賽(BRATS)提供了多個(gè)模態(tài)的數(shù)據(jù),多模態(tài)數(shù)據(jù)已經(jīng)經(jīng)過線性對(duì)準(zhǔn),空間分辨率為1mm。大賽所提供的標(biāo)簽將腫瘤區(qū)域劃分為了5個(gè)類別,并且提供了三種分割結(jié)果的評(píng)估,即完整腫瘤區(qū)域、腫瘤核心區(qū)域和增強(qiáng)型腫瘤區(qū)域。由于不同類型的腫瘤在不同模態(tài)下會(huì)有不同的表現(xiàn),因此首先對(duì)預(yù)處理之后的多個(gè)模態(tài)磁共振圖像進(jìn)行k均值聚類算法選擇出可能性的腫瘤區(qū)域,然后分別構(gòu)建五個(gè)字典。為了評(píng)估分割性能,分割結(jié)果上傳到大賽的在線評(píng)估系統(tǒng),Dice Score,PPV,Sensitivity和Kappa四個(gè)指標(biāo)被用于評(píng)估分割結(jié)果。MRI圖像中相鄰像素點(diǎn)及周邊區(qū)域存在著高度的相關(guān)性,利用局部圖像塊對(duì)腫瘤區(qū)域與非腫瘤區(qū)域進(jìn)行建模研究取得了顯著的成功。然而每個(gè)MRI模態(tài)對(duì)病理組織都具有不同方面的敏感性,多模態(tài)MRI圖像數(shù)據(jù)之間仍然存在著某種相關(guān)性,采用多模態(tài)數(shù)據(jù)增加特征數(shù)量理論上可以明顯改善腫瘤分割特性。另外采用高階統(tǒng)計(jì)特征的分割方法與采用基于灰度特征的分割方法相比需要更少的字典原子數(shù)目就能達(dá)到很高的分割準(zhǔn)確率,然而卻需要更多的時(shí)間消耗,顯然后者擁有更高的性價(jià)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提出的方法在腦腫瘤分割上有不錯(cuò)的表現(xiàn)。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R739.41;R445.2;TP391.41

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 莊惠山,陸曦;12例腦腫瘤誤診分析[J];福建醫(yī)藥雜志;2000年02期

2 高尚社,谷彩萍,楊建宇;腦腫瘤21例誤診分析[J];河南實(shí)用神經(jīng)疾病雜志;2000年06期

3 張淑倩 ,N銉bauer-Huhmann I M ,Ba-Ssalamah A ,Mlynarik V;3T和1.5T磁場(chǎng)下腦腫瘤的磁共振對(duì)比增強(qiáng)[J];放射學(xué)實(shí)踐;2002年06期

4 張紅軍;長期使用手機(jī)不會(huì)發(fā)生腦腫瘤[J];日本醫(yī)學(xué)介紹;2004年01期

5 李景昀,羅文,何凱宣;用亞}0胞成分再產(chǎn)生腦腫瘤的研究(摘要)[J];廣東解剖通報(bào);1980年02期

6 翟允昌,孫守成,王世賓;額葉腦腫瘤引起奔跑癲癇一例[J];中華神經(jīng)外科雜志;1986年04期

7 袁先厚;鄒昌文;郭國炳;孫盛容;李健;;小兒腦腫瘤45例分析[J];實(shí)用腫瘤學(xué)雜志;1987年02期

8 袁先厚;鄒昌文;郭國炳;孫盛容;李健;;小兒腦腫瘤45例分析[J];實(shí)用腫瘤雜志;1987年02期

9 楊善存,陳錦培;小兒腦腫瘤的治療[J];實(shí)用兒科雜志;1991年06期

10 高燕勤,單昌箕,王芙蘭;嬰幼兒腦腫瘤4例誤診分析[J];臨床兒科雜志;1992年05期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄭曄;金國宏;;綜述腦腫瘤~1H-MRS的研究進(jìn)展[A];第六屆西部介入放射學(xué)術(shù)會(huì)議寧夏醫(yī)學(xué)會(huì)放射學(xué)分會(huì)第四屆年會(huì)介入放射學(xué)新技術(shù)繼續(xù)教育學(xué)習(xí)班論文匯編[C];2009年

2 馬杰;;兒童腦腫瘤的外科治療[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)神經(jīng)外科學(xué)分會(huì)第九次學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2010年

3 張玉琪;薛超強(qiáng);;兒童腦腫瘤的治療進(jìn)展[A];中國醫(yī)師協(xié)會(huì)神經(jīng)外科醫(yī)師分會(huì)第六屆全國代表大會(huì)論文匯編[C];2011年

4 陳忠平;牟永告;潘力雄;張湘衡;;顯微神經(jīng)外科技術(shù)在腦腫瘤治療中的應(yīng)用(腫瘤外科手術(shù)錄象交流)[A];2001'全國腫瘤外科學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2001年

5 林章雅;康德智;余良宏;林元相;陳佳;曾明珠;;腦腫瘤立體定向活檢手術(shù)的臨床應(yīng)用[A];第一屆中國腫瘤靶向治療技術(shù)大會(huì)論文集[C];2003年

6 曹巧云;;小兒腦腫瘤3例報(bào)告[A];2006（第三屆）江浙滬兒科學(xué)術(shù)會(huì)議暨浙江省兒科學(xué)術(shù)年會(huì)論文匯編[C];2006年

7 葉勁;梁有明;鐘書;龐剛;唐秀文;藍(lán)勝勇;肖泉;劉若平;徐柯貝;;小兒惡性腦腫瘤的診斷與治療特點(diǎn)研究[A];中國醫(yī)師協(xié)會(huì)神經(jīng)外科醫(yī)師分會(huì)第四屆全國代表大會(huì)論文匯編[C];2009年

8 馬杰;;兒童腦腫瘤的外科治療[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)第八次全國小兒外科學(xué)術(shù)會(huì)論文集[C];2010年

9 姚振威;蔣勝洪;童彤;王非;楊艷梅;孫華平;劉含秋;何慧瑾;馮曉源;;磁敏感增強(qiáng)動(dòng)態(tài)磁共振掃描用于部分腦腫瘤的診斷[A];2006年華東六省一市暨浙江省放射學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文匯編[C];2006年

10 陳素錦;陳一霞;王占祥;譚國偉;郭劍峰;方耀春;劉希堯;;腦腫瘤住院患者心理狀況及影響因素[A];2011中華醫(yī)學(xué)會(huì)神經(jīng)外科學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2011年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 天津市腫瘤醫(yī)院教授 李文良邋李運(yùn)紅 趙迎 整理;頭痛小心腦腫瘤[N];健康報(bào);2007年

2 朱麗麗;捕捉腦腫瘤早期信號(hào)[N];健康報(bào);2008年

3 李圣融;腦腫瘤忌含銅食物[N];中國醫(yī)藥報(bào);2000年

4 木易;怎樣早期發(fā)現(xiàn)腦腫瘤[N];大眾衛(wèi)生報(bào);2007年

5 趙華;老人顱內(nèi)有腫瘤 早期癥狀會(huì)露頭[N];衛(wèi)生與生活報(bào);2007年

6 西安第四軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院西京醫(yī)院 賀曉生;腦腫瘤的十大異狀[N];保健時(shí)報(bào);2010年

7 李學(xué)華;豹蛙卵細(xì)胞分子能識(shí)別和殺死腦腫瘤[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

8 主任醫(yī)師 趙成會(huì);怎樣早期發(fā)現(xiàn)腦腫瘤[N];衛(wèi)生與生活報(bào);2006年

9 空軍總醫(yī)院 張峰;腦腫瘤如何選擇檢查[N];健康報(bào);2001年

10 李文良;老年人患腦腫瘤有信號(hào)[N];健康報(bào);2006年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉貫中;磁共振彌散成像分?jǐn)?shù)微積分模型在兒童腦腫瘤中的臨床應(yīng)用[D];第二軍醫(yī)大學(xué);2012年

2 公方和;腦腫瘤及腦AVM相關(guān)性癲癇的發(fā)生因素分析及臨床防控[D];第一軍醫(yī)大學(xué);2006年

3 梁君;鈣激活性鉀通道在緩激肽選擇性開放血腦腫瘤屏障機(jī)制中的大鼠在體研究[D];中國醫(yī)科大學(xué);2006年

4 鄧萬凱;MRI圖像的腦腫瘤分割方法研究[D];華中科技大學(xué);2011年

5 洪汛寧;磁共振彌散成像技術(shù)在腦腫瘤中的應(yīng)用研究[D];復(fù)旦大學(xué);2003年

6 宋吉清;開放式MR導(dǎo)引腦腫瘤冷凍治療的初步探討[D];山東大學(xué);2009年

7 趙銘;～（99m）Tc-HL91乏氧顯像評(píng)價(jià)惡性腦腫瘤放療療效的實(shí)驗(yàn)和臨床研究[D];華中科技大學(xué);2006年

8 方虹;人腦及腦腫瘤～1H磁共振波譜研究[D];第四軍醫(yī)大學(xué);1995年

9 姜新雅;腦腫瘤的功能性磁共振成像研究及其臨床價(jià)值[D];中南大學(xué);2008年

10 連燕云;神經(jīng)導(dǎo)航中MRI圖像腦腫瘤自動(dòng)檢測(cè)分割及DT-MRI研究[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 羅蔓;結(jié)合MRI多模態(tài)信息與3D-CNNS特征提取的腦腫瘤分割研究[D];南方醫(yī)科大學(xué);2015年

2 侯學(xué)文;3D-ASL磁共振灌注技術(shù)在腦腫瘤的應(yīng)用研究[D];山西醫(yī)科大學(xué);2016年

3 黃唯;腦腫瘤MRI圖像分類與肝病理圖像分級(jí)方法研究[D];南方醫(yī)科大學(xué);2016年

4 黃若菡;腦腫瘤的計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)[D];電子科技大學(xué);2016年

5 王亞菲;基于多體素磁共振波譜的腦腫瘤自動(dòng)分類輔助診斷技術(shù)[D];東南大學(xué);2016年

6 任立超;MR圖像的腦腫瘤分割與分類方法研究[D];東北大學(xué);2013年

7 楊瑞雪;一種改進(jìn)的基于標(biāo)記的分水嶺方法在腦腫瘤MRI圖像分割上的應(yīng)用[D];山東中醫(yī)藥大學(xué);2016年

8 張?chǎng)?腦腫瘤圖像分割及三維重建方法研究[D];蘭州交通大學(xué);2016年

9 張朋;基于MRI的腦腫瘤圖像分割研究[D];浙江理工大學(xué);2017年

10 常勇;腦腫瘤與使用手機(jī)的系統(tǒng)評(píng)價(jià)[D];武漢科技大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：1287995