醫(yī)學(xué)影像處理技術(shù)及其在小腸運(yùn)動(dòng)性研究中的應(yīng)用.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、小腸運(yùn)動(dòng)性的定量評價(jià)可以揭示小腸運(yùn)動(dòng)機(jī)能的重要信息,在醫(yī)學(xué)研究和臨床應(yīng)用方面意義重大?;贛RI(核磁共振成像)技術(shù)的小腸運(yùn)動(dòng)性定量評價(jià)通常需要人工檢測小腸片段的輪廓或小腸片段內(nèi)腔直徑的變化規(guī)律來進(jìn)行,是一件非常耗時(shí)和費(fèi)力的任務(wù),無法在臨床中大量應(yīng)用。
   為了提高小腸運(yùn)動(dòng)性定量評價(jià)的效率,作者提出基于醫(yī)學(xué)影像處理技術(shù)的兩類小腸運(yùn)動(dòng)性的定量評價(jià)方法。第一類方法類似于人工方法的計(jì)算機(jī)處理,它采用醫(yī)學(xué)影像分割方法獲取特定小腸片段的

2、輪廓。這一類方法包括ILBFLS方法(Improved Local Binary Fitting model based LevelSet method)和OAFM方法(Orientation Adaptive Fast Marching method)。另一類方法是從一個(gè)較宏觀的角度,對小腸的某個(gè)指定區(qū)域做整體性的運(yùn)動(dòng)分析,這類方法稱之為DBAM方法(Difference Between Adjacent MRimages metho

3、d)。第一類方法適用于放射科醫(yī)生指定小腸片段的運(yùn)動(dòng)性分析,而第二類方法適用于小腸的指定區(qū)域的運(yùn)動(dòng)性分析。
   ILBFLS方法是對“基于傳統(tǒng)LBF(Local Binary Fitting)模型的LevelSet方法”的改進(jìn),基于傳統(tǒng)LBF模型的Level Set方法可以較準(zhǔn)確的獲取目標(biāo)物體的輪廓,但需要目標(biāo)物體的初始化輪廓和較長的迭代時(shí)間。而在ILBFLS方法中,作者提出小腸片段輪廓自動(dòng)初始化的方法和采用改進(jìn)LBF模型的Le

4、vel Set方法。對于60幅圖像組成的一個(gè)小腸核磁共振圖像序列中感興趣小腸片段的輪廓分割的時(shí)間比較結(jié)果來看,放射科醫(yī)生手動(dòng)分割一個(gè)序列需要180分鐘至200分鐘,而采用ILBFLS方法僅僅需要2分鐘,分割效率顯著提高。同時(shí)ILBFLS方法在醫(yī)學(xué)影像分割技術(shù)方面取得改進(jìn),對于相同的小腸核磁共振圖像序列,ILBFLS方法比基于傳統(tǒng)LBF模型的Level Set方法,迭代次數(shù)與迭代時(shí)間減少20%至26%。
   OAFM方法是對傳統(tǒng)

5、的Fast Marching方法的改進(jìn),F(xiàn)ast Marching方法是具有單一波動(dòng)方向的Level Set方法。傳統(tǒng)的Fast Marching方法在圖像對比度較低的情況下,可能會(huì)出現(xiàn)邊界溢出的情況。在OAFM方法中,作者提出邊緣方向自適應(yīng)的Fast Marching方法,并且加入輪廓演化停止條件,以減少邊界溢出的可能性。相對于ILBFLS方法,OAFM方法進(jìn)一步提高了分割效率,對于需要放射科醫(yī)生手動(dòng)分割用時(shí)180分鐘至200分鐘的6

6、0幅圖像組成的一個(gè)小腸核磁共振圖像序列,OAFM方法需要用時(shí)1分30秒至2分鐘。同時(shí)OAFM方法在醫(yī)學(xué)影像分割技術(shù)方面也取得改進(jìn),OAFM方法減少了輪廓分割時(shí)邊界溢出的問題,針對同樣的小腸核磁共振圖像序列,傳統(tǒng)的Fast Marching方法取得89.6%的分割準(zhǔn)確率,而OAFM方法取得94.2%的分割準(zhǔn)確率。
   針對傳統(tǒng)的對指定小腸片段運(yùn)動(dòng)性分析的局限性,作者提出了DBAM方法。DBAM方法采用小腸序列中相鄰核磁共振圖像中

7、感興趣區(qū)域的差異來進(jìn)行小腸運(yùn)動(dòng)性的定量評價(jià)。作者討論了采用灰度差確定DBAM值和采用作者提出的負(fù)互信息確定DBAM值的方法和效果。通過與放射科醫(yī)生手動(dòng)測量數(shù)據(jù)的比較,正規(guī)化灰度差確定的DBAM值的偏差在10%至15%之間,而負(fù)互信息確定的DBAM值偏差在3%至5%之間,負(fù)互信息確定的DBAM值在醫(yī)學(xué)測量的合理誤差范圍中,即小于5%。同時(shí)采用負(fù)互信息確定的DBAM值求得的小腸蠕動(dòng)頻率也符合小腸的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,證明了采用負(fù)互信息確定的DBAM值

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