肺部病變計(jì)算機(jī)輔助檢測方法研究.pdf

1、近年來，由于環(huán)境污染的加劇，肺癌等肺部疾病已經(jīng)成為導(dǎo)致人類死亡、影響人類生活質(zhì)量的主要原因之一。對于肺部疾病的早期檢測與治療，是預(yù)防和治療肺部疾病最有效途徑。CT掃描是目前在肺部疾病的檢測與治療中的最為重要的一類檢測手段，但是由于近年來CT掃描的廣泛應(yīng)用，CT圖像大量增加，不僅導(dǎo)致了醫(yī)生工作量的急劇增長，也在一定程度上影響了診斷的質(zhì)量。隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)、模式識別以及機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的不斷成熟，使得采取計(jì)算機(jī)輔助檢測對病變診斷成為可能。為

2、了避免醫(yī)生在診斷過程中利用人腦重構(gòu)出病變空間構(gòu)型而帶來誤差，三維計(jì)算機(jī)輔助檢測方法是十分必要的。 圍繞肺部病變?nèi)S計(jì)算機(jī)輔助檢測這一課題，本文的研究工作主要包括如下幾個(gè)方面： 1.本文采用的預(yù)處理方法包括體數(shù)據(jù)的濾波和體數(shù)據(jù)的插值等。在體數(shù)據(jù)的濾波中，本文深入研究和探討了各向異性擴(kuò)散方程的濾波方法，在此基礎(chǔ)上提出了一種基于梯度方向的各向異性擴(kuò)散濾波方法。這種方法根據(jù)首先根據(jù)梯度直方圖判斷K值，然后根據(jù)梯度方向的不同特征將

3、像素分類，分別計(jì)算擴(kuò)散系數(shù)。在體數(shù)據(jù)的插值研究中，本文利用了線性插值，使計(jì)算出的插值圖像的各個(gè)像素有合理的意義，具有良好的視覺效果。 2.在肺部疑似病變的三維檢測過程中，本文針對目前常用檢測方法過于陳舊的現(xiàn)狀，將最近幾年發(fā)展蓬勃的水平集方法和Mean Shift方法與三維區(qū)域增長結(jié)合實(shí)現(xiàn)肺部病變的檢測。在肺部疑似病變檢測中，首先要對肺部組織進(jìn)行分割。本文重點(diǎn)研究了Live Wire算法。針對傳統(tǒng)Live Wire算法利用拉普拉斯

4、算子檢測邊緣時(shí)會(huì)丟失一些邊緣信息的弊端，本文采用了Canny算子作為邊緣檢測方法，使之更加符合醫(yī)學(xué)圖像分割的需要，取得了較好的效果。 3.為了將檢測結(jié)果三維可視化，本文研究了體繪制算法。通過對光線投射、拋雪球、錯(cuò)切變形算法原理的深入分析，同時(shí)結(jié)合多組數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)，本文對各種算法的內(nèi)存占用、CPU占用、成像時(shí)間以及成像效果等綜合考慮，得到以下結(jié)論：錯(cuò)切變形算法可以在占用較小系統(tǒng)資源的情況下得到可以接受的成像效果，因此可以廣泛的應(yīng)用于

5、日常診斷之中；而拋雪球算法成像質(zhì)量最高，但是實(shí)時(shí)性差，因而可以用于需要精細(xì)成像結(jié)果的場合，如手術(shù)規(guī)劃等。 4.肺部三維計(jì)算機(jī)輔助檢測要提供給醫(yī)生良好的交互操作體驗(yàn)。由于專用硬件設(shè)備極其昂貴，本文主要研究了利用鼠標(biāo)器的三維交互。通過針刺取點(diǎn)結(jié)合三維旋轉(zhuǎn)等方法，本文實(shí)現(xiàn)了三維測量。結(jié)合疑似病變部位與正常組織的聯(lián)合體繪制，可以給醫(yī)生更清晰的參考依據(jù)。另外一種診斷參考工具便是虛擬切片。虛擬切片的實(shí)現(xiàn)首先在三維空間中創(chuàng)建一個(gè)“切平面”，使

6、得該切平面穿過待處理的體數(shù)據(jù)。然后通過一定的計(jì)算，體數(shù)據(jù)中被切平面穿過的圖像信息會(huì)映射到該平面上，即用切片切割的方式把用戶感興趣的空間實(shí)體顯示出來。虛擬切片所得到的圖像實(shí)際上是體數(shù)據(jù)的相應(yīng)信息在該平面上的紋理映射。 本文給出了CT數(shù)據(jù)濾波、疑似病變組織提取、體繪制等實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從中可以看出，利用本文的算法能夠較好的完成肺部病變的三維計(jì)算機(jī)輔助檢測，實(shí)現(xiàn)疑似病變組織的三維定位與測量，顯示病變部位任意方向切片。也可以根據(jù)需要單獨(dú)顯示某