心血管疾病是人類死亡的主要原因,而冠狀動(dòng)脈疾病是最常見的心血管疾病,冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的檢測(cè)對(duì)冠狀動(dòng)脈疾病的早期干預(yù)具有重要意義。冠狀動(dòng)脈CT血管造影成像（Computed Tomography Angiography,CTA）作為一種無創(chuàng)、低風(fēng)險(xiǎn)、低成本的成像模態(tài),被認(rèn)為是冠狀動(dòng)脈造影的微創(chuàng)代替,用于冠狀動(dòng)脈疾病的早期篩選和預(yù)防。然而,鈣化偽影、心臟跳動(dòng)引起的運(yùn)動(dòng)偽影等會(huì)降低CTA圖像質(zhì)量,導(dǎo)致視覺評(píng)估會(huì)帶來較大的觀察者間誤差,而自動(dòng)化或半自動(dòng)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(dòng)脈樹,體素分類法獲取標(biāo)簽費(fèi)時(shí)費(fèi)力。針對(duì)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(dòng)檢測(cè),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(cè)方法。針對(duì)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(shí)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(duì)血管進(jìn)行粗分割,獲取血管感興趣區(qū)域;隨后設(shè)計(jì)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(duì)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(jí)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(cè)方法23第三章基于支持向量機(jī)的多類別冠脈斑塊檢測(cè)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(duì)冠脈斑塊進(jìn)行早期的定量分析，以便對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)程度的患者進(jìn)一步采取不同的干預(yù)措施。基于機(jī)器學(xué)習(xí)的自動(dòng)化或半自動(dòng)化檢測(cè)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(shí)現(xiàn)對(duì)未來心血管事件的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)評(píng)估。以往的研究要么側(cè)重于檢測(cè)某一類特定的冠狀動(dòng)脈斑塊，要么側(cè)重于區(qū)分斑塊與正常冠脈，而忽略了對(duì)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(dòng)多類別冠狀動(dòng)脈斑塊檢測(cè)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(duì)血管橫截面進(jìn)行粗分割，并且根據(jù)粗分割結(jié)果估計(jì)橫截面半徑，所估計(jì)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(jì)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(duì)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(cè)和分類任務(wù)。圖7自動(dòng)多類別血管斑塊檢測(cè)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(cè)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(duì)CTA數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，以方便針對(duì)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(duì)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(duì)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(gè)中心點(diǎn)c(,,)xyzccc，將沿著該中心點(diǎn)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(gè)連續(xù)的血管中心線點(diǎn)的差分獲得。接著建立一個(gè)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(diǎn)為坐標(biāo)系原點(diǎn)。對(duì)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(jì)算即為新坐標(biāo)系坐標(biāo)平面的計(jì)算，因此可以將血管橫截面的計(jì)算轉(zhuǎn)化為兩個(gè)坐標(biāo)系的配準(zhǔn)，更進(jìn)一步而言，如圖9所示，簡(jiǎn)化為向量m和n的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]《中國(guó)心血管病報(bào)告2018》概要[J]. 胡盛壽,高潤(rùn)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(guó)循環(huán)雜志. 2019(03)
[2]冠脈CTA評(píng)估心絞痛患者斑塊性質(zhì)及其與心血管事件的相關(guān)性研究[J]. 郭長(zhǎng)磊.  中國(guó)CT和MRI雜志. 2018(12)
[3]卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究綜述[J]. 周飛燕,金林鵬,董軍.  計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2017(06)



本文編號(hào)：3603027