本文關鍵詞：基于匹配濾波器的腎動脈增強方法研究

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【摘要】：隨著腎癌發(fā)病率的逐年遞增,腎腫瘤切除手術成為局限性腎癌治療的首選方案,為保證病人術后的生活質量,腎動脈分支阻斷的腎部分切除手術引起了臨床及研究界的極大興趣。由于該手術術前計劃的臨床需求,需要對腎動脈,尤其是那些靠近或穿入腎腫瘤的直徑較小的腎動脈分支末梢進行清晰顯示,以準確判斷為腫瘤區(qū)域供血的腎動脈分支,便于合理地選擇手術時需要阻斷的動脈分支。然而,目前常用顯示成像工具無法滿足上述要求。因此,對腎臟CTA(Computed Tomography Angiography)圖像中腎動脈及其分支末梢進行有效增強,將成為直接體繪制顯示前的關鍵預處理步驟。為滿足以上臨床需求,本文提出一種基于匹配濾波器的腎動脈增強方法。首先從3D血管的形狀特征出發(fā),設計出符合3D血管管狀特征的濾波器,且將其拓展為尺度和方向均可調的匹配濾波器組,并給出匹配濾波器組中參數的選取規(guī)則。然后,將血管增強看作一個濾波過程,逐個體素點取最大卷積輸出值作為響應值,提出基本的腎動脈增強方法。考慮到CTA數據中具有較高灰度值的腎皮質區(qū)域,在利用基本方法對腎動脈增強時,也會出現較強的響應值,本文通過主成分分析和橢圓擬合方法對濾波器的響應值進行改進,設計出血管描繪算子,以對腎皮質區(qū)域產生的錯誤響應進行抑制,使腎動脈及其分支末梢血管在增強后都能通過常用的顯示成像工具進行清晰地顯示。同時,從縮減待處理體素點個數和程序優(yōu)化這兩個角度出發(fā),給出提高算法執(zhí)行效率的策略方案。相比較在血管增強領域應用比較廣泛的Frangi方法,本文首先利用人工合成數據進行定量比較。在此基礎上,進一步在臨床腎臟CTA上進行測試,并對三種方法的直接體繪制結果進行比較,初步顯示本文方法的有效性。
【關鍵詞】：CTA 腎動脈 三維血管增強
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R737.11;TN713
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 研究背景及意義9-12
• 1.2 血管提取技術12-16
• 1.2.1 數學形態(tài)學算法12
• 1.2.2 微分濾波器12-13
• 1.2.3 匹配濾波器13-14
• 1.2.4 Gabor濾波器14-16
• 1.3 論文組織結構16-18
• 第2章 3D血管匹配濾波器組及基本的腎動脈增強方法18-35
• 2.1 引言18
• 2.2 3D血管匹配濾波器18-21
• 2.2.1 3D血管匹配濾波器理論18-19
• 2.2.2 濾波器均值歸一化為零19-20
• 2.2.3 實驗分析20-21
• 2.3 設計3D血管匹配濾波器組21-25
• 2.3.1 3D血管匹配濾波器組理論21
• 2.3.2 3D血管匹配濾波器組算法實現21-23
• 2.3.3 3D血管匹配濾波器組中參數選取23-24
• 2.3.4 實驗分析24-25
• 2.4 腎動脈增強的基本方法25-33
• 2.4.1 基本方法理論25-26
• 2.4.2 實驗分析26-33
• 2.5 本章小結33-35
• 第3章 基于PCA和橢圓擬合腎動脈增強的改進方法35-50
• 3.1 引言35
• 3.2 基于PCA對響應方向向量降維35-39
• 3.2.1 PCA方法的理論35-37
• 3.2.2 實驗分析37-39
• 3.3 平面上離散點的橢圓擬合39-43
• 3.3.1 基于最小二乘法的橢圓擬合39-42
• 3.3.2 實驗分析42-43
• 3.4 設計3D血管描述算子43-47
• 3.4.1 選取最優(yōu)描繪子44-46
• 3.4.2 設計3D血管描述算子46-47
• 3.5 提高執(zhí)行效率策略47-49
• 3.6 本章小結49-50
• 第4章 腎動脈增強方法的實驗結果及評估50-62
• 4.1 引言50
• 4.2 腎動脈增強方法框架50-51
• 4.3 實驗環(huán)境51
• 4.4 人工合成圖像實驗51-59
• 4.4.1 人工合成圖像的生成方法51-52
• 4.4.2 量化評估框架及指標52-54
• 4.4.3 增強結果分析54-59
• 4.5 腎臟CTA圖像實驗59-60
• 4.6 本章小結60-62
• 第5章 總結和展望62-64
• 5.1 論文工作總結62
• 5.2 研究方向展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻65-67

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