心血管疾病是人類死亡的主要原因,而冠狀動脈疾病是最常見的心血管疾病,冠狀動脈粥樣硬化斑塊的檢測對冠狀動脈疾病的早期干預(yù)具有重要意義。冠狀動脈CT血管造影成像（Computed Tomography Angiography,CTA）作為一種無創(chuàng)、低風(fēng)險、低成本的成像模態(tài),被認(rèn)為是冠狀動脈造影的微創(chuàng)代替,用于冠狀動脈疾病的早期篩選和預(yù)防。然而,鈣化偽影、心臟跳動引起的運(yùn)動偽影等會降低CTA圖像質(zhì)量,導(dǎo)致視覺評估會帶來較大的觀察者間誤差,而自動化或半自動化方法中,閾值分割法難以準(zhǔn)確分割出斑塊區(qū)域,依賴血管分割的方法難以生成完整的冠狀動脈樹,體素分類法獲取標(biāo)簽費(fèi)時費(fèi)力。針對這些現(xiàn)存問題,本文在預(yù)先獲取冠脈中心線的基礎(chǔ)上,使用了兩種不同的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法完成冠脈斑塊自動檢測,研究工作主要如下:（1）基于支持向量機(jī)的多類別斑塊檢測方法。針對現(xiàn)有方法難以區(qū)分不同類別斑塊的問題,本研究使用機(jī)器學(xué)習(xí)方法識別冠脈斑塊。首先沿著冠脈中心線提取垂直于中心線的橫截面;然后使用水平集方法對血管進(jìn)行粗分割,獲取血管感興趣區(qū)域;隨后設(shè)計隨機(jī)徑向?qū)ΨQ特征提取方案表征斑塊圖像,并使用隨機(jī)擴(kuò)增策略對訓(xùn)練樣本進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng);... 

【文章來源】：西北大學(xué)陜西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖6兩層的Ladder網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

第三章基于支持向量機(jī)的多類別冠脈斑塊檢測方法23第三章基于支持向量機(jī)的多類別冠脈斑塊檢測方法3.1引言CTA成像技術(shù)作為一種無侵襲的預(yù)篩選手段，可以對冠脈斑塊進(jìn)行早期的定量分析，以便對不同風(fēng)險程度的患者進(jìn)一步采取不同的干預(yù)措施�；跈C(jī)器學(xué)習(xí)的自動化或半自動化檢測冠脈斑塊方法可以在很大程度上減少放射科醫(yī)生的閱片壓力，并實現(xiàn)對未來心血管事件的風(fēng)險分級評估。以往的研究要么側(cè)重于檢測某一類特定的冠狀動脈斑塊，要么側(cè)重于區(qū)分斑塊與正常冠脈，而忽略了對不同類型斑塊的分類。本章提出了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的自動多類別冠狀動脈斑塊檢測和分類方法。圖7為本章所提方法的技術(shù)框架。該方法包括四部分，首先在心臟CTA圖像中預(yù)先獲取冠脈中心線，沿著血管中心線，提取垂直于中心線的血管橫截面；接著對血管橫截面進(jìn)行粗分割，并且根據(jù)粗分割結(jié)果估計橫截面半徑，所估計的半徑用于在橫截面上選取感興趣區(qū)域；然后在血管橫截面感興趣區(qū)域上設(shè)計隨機(jī)徑向?qū)ΨQ（RandomRadiusSymmetry，RRS）特征向量提取方案，該方案通過隨機(jī)初始角度采樣策略對數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)增；最后將從血管橫截面提取的RRS特征向量送入支持向量機(jī)中完成血管斑塊檢測和分類任務(wù)。圖7自動多類別血管斑塊檢測框架

西北大學(xué)碩士學(xué)位論文243.2基于支持向量機(jī)的冠脈斑塊檢測框架3.2.1坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換和配準(zhǔn)在臨床中有多種方式對CTA數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，以方便針對特定的任務(wù)進(jìn)行特定的研究。原始的三種CT掃描正交視角（冠狀位、矢狀位和軸狀位）中，一般無法顯示出血管類似于環(huán)形的特定結(jié)構(gòu)，這種可視化方法忽略了對血管特異性的觀察。在本章的研究中，為了解決在原始視角上無法得到血管特定結(jié)構(gòu)信息的問題，通過坐標(biāo)系變換將原始CTA圖像轉(zhuǎn)換成一系列垂直于給定血管中心線的橫截面進(jìn)行研究。該坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換步驟包括坐標(biāo)對應(yīng)、圖像配準(zhǔn)和線性插值。圖8沿著不同視角的血管二維橫截面。（a）沿著z軸的橫截面，（b）沿著中心線的橫截面。紅色圓圈表示半徑為5像素的感興趣區(qū)域如圖8所示，（a）表示在原始的CTA正交視角上提取的血管橫截面，（b）表示在進(jìn)行坐標(biāo)變換和配準(zhǔn)后，提取的垂直于血管中心線的橫截面。在進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換前，首先假定在原始坐標(biāo)系中，給定一個中心點c(,,)xyzccc，將沿著該中心點的中心線切線方向作為血管橫截面的法向量m(,,)xyzmmm，該法向量由兩個連續(xù)的血管中心線點的差分獲得。接著建立一個新的坐標(biāo)系，以目標(biāo)血管橫截面作為新坐標(biāo)系的xOy面，以法向量作為z軸，橫截面中心點為坐標(biāo)系原點。對于新的坐標(biāo)系而言，法向量設(shè)為n(0,0,1)，血管橫截面的計算即為新坐標(biāo)系坐標(biāo)平面的計算，因此可以將血管橫截面的計算轉(zhuǎn)化為兩個坐標(biāo)系的配準(zhǔn)，更進(jìn)一步而言，如圖9所示，簡化為向量m和n的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]《中國心血管病報告2018》概要[J]. 胡盛壽,高潤霖,劉力生,朱曼璐,王文,王擁軍,吳兆蘇,李惠君,顧東風(fēng),楊躍進(jìn),鄭哲,陳偉偉.  中國循環(huán)雜志. 2019(03)
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[3]卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究綜述[J]. 周飛燕,金林鵬,董軍.  計算機(jī)學(xué)報. 2017(06)



本文編號：3603027