基于變分的CTA圖像冠狀動(dòng)脈的增強(qiáng)與分割
發(fā)布時(shí)間:2021-06-16 06:39
隨著“精準(zhǔn)醫(yī)療”概念的提出,人們對(duì)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)精準(zhǔn)性的要求越來(lái)越高。研究表明,心血管疾病是人類死亡率最高的非傳染性疾病,動(dòng)脈粥樣硬化引起的冠狀動(dòng)脈管腔狹窄是其早期表現(xiàn)形式,因此分析冠狀動(dòng)脈的狹窄程度對(duì)于心血管疾病的預(yù)防和診斷具有重要意義。CT血管造影(CTA)圖像是血管病變?cè)\斷的重要影像技術(shù)之一。但由于醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的限制和冠狀動(dòng)脈復(fù)雜結(jié)構(gòu)的影響,冠狀動(dòng)脈CTA圖像存在對(duì)比度低、灰度不均勻和邊界模糊等問(wèn)題,無(wú)法直接獲取冠狀動(dòng)脈清晰完整的形態(tài),傳統(tǒng)的增強(qiáng)和分割方法的效果也不令人滿意。因此提高冠狀動(dòng)脈圖像的增強(qiáng)和分割算法的效果是解決問(wèn)題的關(guān)鍵,同時(shí)能夠?yàn)楣跔顒?dòng)脈的三維可視化、參數(shù)測(cè)量等后續(xù)分析提供強(qiáng)大支持。本文應(yīng)用數(shù)學(xué)方法與計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)相結(jié)合為冠狀動(dòng)脈的形態(tài)分析提供了一個(gè)半自動(dòng)的處理框架。在對(duì)現(xiàn)有的血管增強(qiáng)、分割和三維重建方法進(jìn)行了深入的研究和分析基礎(chǔ)上,以問(wèn)題為導(dǎo)向在模型和算法方面做了改進(jìn)創(chuàng)新,主要的研究工作包括:一、由于胸部CTA圖像的背景復(fù)雜,冠狀動(dòng)脈周圍有對(duì)比度較低、尺度相似的其他組織和器官造成干擾,針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,本文提出了一個(gè)改進(jìn)的基于Hessian矩陣多...
【文章來(lái)源】:南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:65 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1?2015年全球非傳染性疾病死亡人數(shù)??據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)統(tǒng)計(jì),2015年全球共計(jì)5600萬(wàn)的死亡人數(shù),其中非傳染??
在對(duì)血管病變的影像顯示技術(shù)中,CT血管造影(Computed?Tomography??Angiography,CTA)因其無(wú)創(chuàng)性、成像質(zhì)量高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于臨床的各個(gè)??領(lǐng)域[6],已逐漸成為一種重要的心血管疾病早期篩查和隨訪手段,圖1.2顯示了冠狀動(dòng)??脈CTA圖像。然而由于醫(yī)學(xué)成像設(shè)備成像速度和分辨率的提升,對(duì)心臟進(jìn)行CT掃描后??產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)。臨床醫(yī)生需要結(jié)合CTA圖像和自身經(jīng)驗(yàn)給出診斷結(jié)果,這一過(guò)程??過(guò)于依賴醫(yī)生主觀經(jīng)驗(yàn),且具有較大的不確定性。因此發(fā)展醫(yī)學(xué)影像計(jì)算機(jī)輔助診斷??(Computer-aidedDiagnosis,?CAD)血管病變己經(jīng)成為時(shí)下的熱點(diǎn)主題和挑戰(zhàn)性任務(wù),它??能夠提高準(zhǔn)確率,減少漏診率,在醫(yī)學(xué)研宂、預(yù)防診治和療效評(píng)估等多方面提供技術(shù)支??持,輔助醫(yī)生得到更加精準(zhǔn)的診斷結(jié)果。??_?_??(a)?(b)??圖1.2冠狀動(dòng)脈CTA圖像。(a)二維橫斷面;(b)CPR二維重建??在對(duì)血管病變的計(jì)算機(jī)輔助診斷分析中,血管的增強(qiáng)和分割尤為重要。由于醫(yī)學(xué)影??像設(shè)備采集到的原始圖像是復(fù)雜模糊的
冠狀動(dòng)脈的病變程度與頸動(dòng)脈粥樣硬化及腦梗死成正相關(guān)[7],冠狀動(dòng)脈是與心血管??疾病最密切相關(guān)的人體血管。相比較于頸動(dòng)脈和下肢動(dòng)脈,冠狀動(dòng)脈的形態(tài)結(jié)構(gòu)也更為??復(fù)雜和細(xì)小,重疊和分叉的情況較多。由圖1.3可見(jiàn),冠狀動(dòng)脈整體呈樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),??局部呈管狀或線性結(jié)構(gòu)。??I?-:^;?1??—一?Hi??W?^???s貧wm支??圖1.3冠狀動(dòng)脈解剖圖??在過(guò)去的十幾年里,隨著醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的不斷發(fā)展,國(guó)內(nèi)外關(guān)于醫(yī)學(xué)圖像中血管的??研究越來(lái)越多,其中包括血管的中心線提取、輪廓分割、狹窄檢測(cè)等。然而由于各級(jí)血??管的解剖結(jié)構(gòu)差異和多模態(tài)的成像方法不同,很難找尋到通用的辦法來(lái)處理所有血管,??必須根據(jù)特定的成像類型和血管類型提出合適的方法。本節(jié)將重點(diǎn)分析基于CT血管造??影圖像冠狀動(dòng)脈的增強(qiáng)和分割方法,目前國(guó)內(nèi)外的研究方法大致可以分為如下三類:??一、追蹤法??3??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于局部傅里葉變換的方向自適應(yīng)匹配濾波的視網(wǎng)膜血管分割[J]. 李龍?jiān)? 信息通信. 2017(06)
[2]基于改進(jìn)活動(dòng)窄帶模型的冠狀動(dòng)脈CT血管造影圖像分割[J]. 張夢(mèng)璐,楊孝平. 中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志. 2017(02)
[3]冠心病患者冠狀動(dòng)脈病變程度與頸動(dòng)脈粥樣硬化及腦梗死的關(guān)系[J]. 王維鐵,張旭,許日昊,范瑩瑩,柳克祥,朱志成. 中國(guó)動(dòng)脈硬化雜志. 2017(02)
[4]中國(guó)心血管現(xiàn)狀:挑戰(zhàn)與對(duì)策[J]. 胡春松,吳清華,胡大一. 中華高血壓雜志. 2015(07)
[5]奧巴馬推出精準(zhǔn)醫(yī)療計(jì)劃倡議[J]. 江藝泉,馬晉平. 世界科學(xué). 2015(03)
[6]動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病的炎癥機(jī)制的研究進(jìn)展[J]. 劉俊田. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版). 2015(02)
[7]灰度不均的弱邊緣血管影像的水平集分割方法[J]. 薛維琴,周志勇,張濤,李莉華,鄭健. 軟件學(xué)報(bào). 2012(09)
[8]基于Gabor濾波與數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的視網(wǎng)膜圖像增強(qiáng)方法[J]. 劉尚平,陳驥. 光電子.激光. 2010(02)
[9]基于像素分類的醫(yī)學(xué)圖像層間插值[J]. 田沄,齊敏,衛(wèi)旭芳,位軍,何貴青,郝重陽(yáng). 中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào). 2008(09)
[10]基于概率跟蹤的冠狀動(dòng)脈造影圖像的血管樹(shù)提取[J]. 周壽軍,陳武凡,馮前進(jìn),張建貴,王涌天. 電子學(xué)報(bào). 2006(07)
本文編號(hào):3232577
【文章來(lái)源】:南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:65 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1?2015年全球非傳染性疾病死亡人數(shù)??據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)統(tǒng)計(jì),2015年全球共計(jì)5600萬(wàn)的死亡人數(shù),其中非傳染??
在對(duì)血管病變的影像顯示技術(shù)中,CT血管造影(Computed?Tomography??Angiography,CTA)因其無(wú)創(chuàng)性、成像質(zhì)量高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于臨床的各個(gè)??領(lǐng)域[6],已逐漸成為一種重要的心血管疾病早期篩查和隨訪手段,圖1.2顯示了冠狀動(dòng)??脈CTA圖像。然而由于醫(yī)學(xué)成像設(shè)備成像速度和分辨率的提升,對(duì)心臟進(jìn)行CT掃描后??產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)。臨床醫(yī)生需要結(jié)合CTA圖像和自身經(jīng)驗(yàn)給出診斷結(jié)果,這一過(guò)程??過(guò)于依賴醫(yī)生主觀經(jīng)驗(yàn),且具有較大的不確定性。因此發(fā)展醫(yī)學(xué)影像計(jì)算機(jī)輔助診斷??(Computer-aidedDiagnosis,?CAD)血管病變己經(jīng)成為時(shí)下的熱點(diǎn)主題和挑戰(zhàn)性任務(wù),它??能夠提高準(zhǔn)確率,減少漏診率,在醫(yī)學(xué)研宂、預(yù)防診治和療效評(píng)估等多方面提供技術(shù)支??持,輔助醫(yī)生得到更加精準(zhǔn)的診斷結(jié)果。??_?_??(a)?(b)??圖1.2冠狀動(dòng)脈CTA圖像。(a)二維橫斷面;(b)CPR二維重建??在對(duì)血管病變的計(jì)算機(jī)輔助診斷分析中,血管的增強(qiáng)和分割尤為重要。由于醫(yī)學(xué)影??像設(shè)備采集到的原始圖像是復(fù)雜模糊的
冠狀動(dòng)脈的病變程度與頸動(dòng)脈粥樣硬化及腦梗死成正相關(guān)[7],冠狀動(dòng)脈是與心血管??疾病最密切相關(guān)的人體血管。相比較于頸動(dòng)脈和下肢動(dòng)脈,冠狀動(dòng)脈的形態(tài)結(jié)構(gòu)也更為??復(fù)雜和細(xì)小,重疊和分叉的情況較多。由圖1.3可見(jiàn),冠狀動(dòng)脈整體呈樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),??局部呈管狀或線性結(jié)構(gòu)。??I?-:^;?1??—一?Hi??W?^???s貧wm支??圖1.3冠狀動(dòng)脈解剖圖??在過(guò)去的十幾年里,隨著醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的不斷發(fā)展,國(guó)內(nèi)外關(guān)于醫(yī)學(xué)圖像中血管的??研究越來(lái)越多,其中包括血管的中心線提取、輪廓分割、狹窄檢測(cè)等。然而由于各級(jí)血??管的解剖結(jié)構(gòu)差異和多模態(tài)的成像方法不同,很難找尋到通用的辦法來(lái)處理所有血管,??必須根據(jù)特定的成像類型和血管類型提出合適的方法。本節(jié)將重點(diǎn)分析基于CT血管造??影圖像冠狀動(dòng)脈的增強(qiáng)和分割方法,目前國(guó)內(nèi)外的研究方法大致可以分為如下三類:??一、追蹤法??3??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于局部傅里葉變換的方向自適應(yīng)匹配濾波的視網(wǎng)膜血管分割[J]. 李龍?jiān)? 信息通信. 2017(06)
[2]基于改進(jìn)活動(dòng)窄帶模型的冠狀動(dòng)脈CT血管造影圖像分割[J]. 張夢(mèng)璐,楊孝平. 中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志. 2017(02)
[3]冠心病患者冠狀動(dòng)脈病變程度與頸動(dòng)脈粥樣硬化及腦梗死的關(guān)系[J]. 王維鐵,張旭,許日昊,范瑩瑩,柳克祥,朱志成. 中國(guó)動(dòng)脈硬化雜志. 2017(02)
[4]中國(guó)心血管現(xiàn)狀:挑戰(zhàn)與對(duì)策[J]. 胡春松,吳清華,胡大一. 中華高血壓雜志. 2015(07)
[5]奧巴馬推出精準(zhǔn)醫(yī)療計(jì)劃倡議[J]. 江藝泉,馬晉平. 世界科學(xué). 2015(03)
[6]動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病的炎癥機(jī)制的研究進(jìn)展[J]. 劉俊田. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版). 2015(02)
[7]灰度不均的弱邊緣血管影像的水平集分割方法[J]. 薛維琴,周志勇,張濤,李莉華,鄭健. 軟件學(xué)報(bào). 2012(09)
[8]基于Gabor濾波與數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的視網(wǎng)膜圖像增強(qiáng)方法[J]. 劉尚平,陳驥. 光電子.激光. 2010(02)
[9]基于像素分類的醫(yī)學(xué)圖像層間插值[J]. 田沄,齊敏,衛(wèi)旭芳,位軍,何貴青,郝重陽(yáng). 中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào). 2008(09)
[10]基于概率跟蹤的冠狀動(dòng)脈造影圖像的血管樹(shù)提取[J]. 周壽軍,陳武凡,馮前進(jìn),張建貴,王涌天. 電子學(xué)報(bào). 2006(07)
本文編號(hào):3232577
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