基于類球體區(qū)域限制波面?zhèn)鞑シǖ姆螝獾罉浞指钏惴ㄑ芯?/H1>
發(fā)布時間：2020-05-20 11:13
【摘要】：近年來,霧霾天氣日益增多,環(huán)境污染加劇,肺部疾病已成為人類生命的重要威脅之一。當(dāng)前主要通過電子計算機斷層掃描(Computed Tomography,CT)技術(shù)獲取用于肺部疾病診斷的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù),肺氣道樹分割算法主要通過處理胸部CT影像數(shù)據(jù)完成肺部氣道樹形結(jié)構(gòu)的三維可視化。三維可視化氣道樹可用于氣道內(nèi)腔和氣管壁尺寸的測量,并輔助診斷慢性阻塞性肺疾病。在醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域,肺氣道樹分割可作為其他肺部結(jié)構(gòu)分割的基礎(chǔ),如葉瓣分割和肺段分割。此外,三維可視化肺氣道樹是虛擬支氣管鏡檢查的先決條件,可用于規(guī)劃和指導(dǎo)支氣管鏡的介入過程。因此,肺氣道樹分割算法在肺部疾病的診斷和治療中具有重要的作用,基于3D-CT影像數(shù)據(jù)構(gòu)建準(zhǔn)確的三維肺氣道樹模型具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。針對肺氣道樹分割特有的難點,研究內(nèi)容如下:首先,根據(jù)邊緣為純曲面的區(qū)域限制具有邊緣誤差穩(wěn)定性高的特點,提出了類球體區(qū)域限制方法。該方法著重處理波面?zhèn)鞑シㄔ跓o方向輔助時泄漏控制困難這一缺陷,通過類球體區(qū)域內(nèi)和區(qū)域邊緣的泄漏判定,檢測泄漏并自適應(yīng)調(diào)整閾值,對泄漏發(fā)生后的大規(guī)模擴散起到了較好的限制作用,有效提升了肺氣道樹各部分尤其是細(xì)小氣道部分的分割完成度。然后,針對細(xì)小氣道處氣管壁所具有的低亮度缺口小而多的特點,提出了氣管壁缺口封堵算法,準(zhǔn)確定位并封堵因部分容積效應(yīng)和噪聲等因素所產(chǎn)生的低亮度氣管壁缺口。實驗表明,該算法對能夠封堵大部分微小氣管壁缺口,極大限制了欠分割現(xiàn)象的發(fā)生,在細(xì)小氣道處效果顯著。此外,配合氣管壁缺口封堵的自適應(yīng)閾值方法有效提升了分割完成度并降低了分割錯誤率。經(jīng)EXACT09標(biāo)準(zhǔn)化驗證之后,對比網(wǎng)站公示的其余21種性能比較優(yōu)異的算法,本文所提算法在表示分割完成度的四項參數(shù)排名中僅次于NagoyaLoopers和FF_ITC算法。在其余三項表示分割錯誤率的參數(shù)對比中,結(jié)果表明本文所提算法能有效限制泄漏發(fā)生后的大規(guī)模擴散現(xiàn)象。此外,本文所提算法為全自動方法,程序運行時間短,具有較大的應(yīng)用價值。
【圖文】：
病、彌漫性疾病、氣管及支氣管疾病、肺癌等）的發(fā)病率急劇增長。據(jù)衛(wèi)生部統(tǒng)逡逑計，２０１８年中國以肺癌為死因的概率較３０年前提升超過四倍，已經(jīng)超越肝癌成逡逑為中國所有癌癥疾病中導(dǎo)致死亡的第一元兇（如圖１．１）。據(jù)統(tǒng)計，只有１０－１５％的逡逑肺癌確診患者能夠存活五年，而針對肺癌的早期診斷和恰當(dāng)治療是提高患者生存逡逑概率的關(guān)鍵［３］。肺氣道樹是肺的重要組成部分，由主氣管、支氣管、段支氣管和逡逑亞段支氣管等部分組成。富氧空氣經(jīng)由肺氣道樹進入肺泡，完成與廢氣的交換后，逡逑再經(jīng)由肺氣道樹排出體外。而呼吸系統(tǒng)疾病，例如肺腫瘤、肺栓塞、肺萎陷、肺逡逑炎、肺氣腫、哮喘等，可以導(dǎo)致嚴(yán)重的肺及肺氣道樹的形態(tài)改變，包括支氣管狹逡逑窄、支氣管擴張等［４，５］。因此，在醫(yī)學(xué)影像中分割肺氣道樹可作為臨床中肺部疾逡逑病辨別的重要輔助手段。逡逑在肺部ＣＴ數(shù)據(jù)上提取肺氣道樹的核心是肺氣道樹分割算法。肺氣道樹分割逡逑算法主要通過處理胸部ＣＴ影像數(shù)據(jù)完成肺部氣道樹形結(jié)構(gòu)的三維可視化。三維逡逑可視化氣道樹可用于氣道內(nèi)腔和氣管壁尺寸的測量，并輔助診斷慢性阻塞性肺疾逡逑�。ǎ茫希校模郏�
為亞段支氣管，最終延伸到肺實質(zhì)中與肺泡相連，成為完整的氣體交換通道［３６］。逡逑醫(yī)學(xué)上將各段肺氣道樹的解剖結(jié)構(gòu)進行了更加細(xì)致的劃分，且各段支氣管均逡逑有相應(yīng)的命名（如圖１．２所示），了解肺氣道樹的詳細(xì)解剖結(jié)構(gòu)對肺氣道樹分割算逡逑法的研究和測試具有重要的輔助作用。逡逑；｜邋？逡逑右主支氣管邐＼邐￥逡逑尖段支氣管邐＼邋＼邐■丨逡逑右肺上葉支氣管一－Ａ邐／邋Ａ邐１１王文邋＇目逡逑后段支氣管邐＇＼邋、二Ｙ邐７■一尖后段支氣管逡逑前段支氣管邐邐前段支氣管逡逑＇ｒｖ邐ＪＴｎｗｔｘ邋＾邐——＾－左肺上葉支氣管逡逑：邐ｉ邐上舌段支氣管逡逑右肺中葉支氣管＇￣￣■、下舌段支氣管逡逑上段支氣管左肺ｗ支氣管逡逑＿＿段支氣管邐１邐—４各二外側(cè)底段逡逑前底段支飛巨，，內(nèi)側(cè)（心）邐支氣管逡逑外側(cè)底段支氣管一＝ｖ－ｖ＾ｌ邋＊底段支氣管邐Ｃ邋；NB邋；后底段支氣管逡逑后底段支氣管——－－ｖ逡逑圖１．２肺氣道樹的解剖結(jié)構(gòu)及各段命名逡逑肺氣管由氣道（Ａｉｒｗａｙ）與氣管壁（Ｔｒａｃｈｅａｌ邋Ｗａｌｌ）組成。圖１．３為肺部單層ＣＴ逡逑局部放大后圖像，ＣＴ圖像每個點記錄的數(shù)值為ＣＴ值，單位為ＨＵ。如圖１．３所逡逑示
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R816.4;TP391.41
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本文編號：2672534
本文鏈接：http://sikaile.net/yixuelunwen/yundongyixue/2672534.html
【圖文】：
病、彌漫性疾病、氣管及支氣管疾病、肺癌等）的發(fā)病率急劇增長。據(jù)衛(wèi)生部統(tǒng)逡逑計，２０１８年中國以肺癌為死因的概率較３０年前提升超過四倍，已經(jīng)超越肝癌成逡逑為中國所有癌癥疾病中導(dǎo)致死亡的第一元兇（如圖１．１）。據(jù)統(tǒng)計，只有１０－１５％的逡逑肺癌確診患者能夠存活五年，而針對肺癌的早期診斷和恰當(dāng)治療是提高患者生存逡逑概率的關(guān)鍵［３］。肺氣道樹是肺的重要組成部分，由主氣管、支氣管、段支氣管和逡逑亞段支氣管等部分組成。富氧空氣經(jīng)由肺氣道樹進入肺泡，完成與廢氣的交換后，逡逑再經(jīng)由肺氣道樹排出體外。而呼吸系統(tǒng)疾病，例如肺腫瘤、肺栓塞、肺萎陷、肺逡逑炎、肺氣腫、哮喘等，可以導(dǎo)致嚴(yán)重的肺及肺氣道樹的形態(tài)改變，包括支氣管狹逡逑窄、支氣管擴張等［４，５］。因此，在醫(yī)學(xué)影像中分割肺氣道樹可作為臨床中肺部疾逡逑病辨別的重要輔助手段。逡逑在肺部ＣＴ數(shù)據(jù)上提取肺氣道樹的核心是肺氣道樹分割算法。肺氣道樹分割逡逑算法主要通過處理胸部ＣＴ影像數(shù)據(jù)完成肺部氣道樹形結(jié)構(gòu)的三維可視化。三維逡逑可視化氣道樹可用于氣道內(nèi)腔和氣管壁尺寸的測量，并輔助診斷慢性阻塞性肺疾逡逑�。ǎ茫希校模郏�
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本文編號：2672534
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