虛擬支氣管鏡的研究.pdf

1、隨著我國(guó)近年來霧霾等環(huán)境問題加劇，肺癌的發(fā)病率呈現(xiàn)急速上升趨勢(shì)。而對(duì)肺癌最有效的診治手段就是早期診斷、早期治療，傳統(tǒng)的診斷手段包括CT成像診斷、內(nèi)窺鏡鏡檢等，而隨著醫(yī)療成像技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等的不斷進(jìn)步，一種新的診斷技術(shù)虛擬內(nèi)窺鏡（Virtual Endoscopy）被提出并得到了一定的發(fā)展，而本文所研究的虛擬支氣管鏡（Virtual Bronchoscopy）正是這其中較為重要且復(fù)雜的一個(gè)分支。
　　為克服過去傳統(tǒng)

2、虛擬內(nèi)窺鏡對(duì)于硬件性能的依賴，本文旨在通過實(shí)現(xiàn)并優(yōu)化虛擬支氣管鏡中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，使其可以在如今日常的計(jì)算機(jī)中平穩(wěn)高效運(yùn)行。
　　文中就虛擬支氣管鏡的五大模塊：（1）原始數(shù)據(jù)的采集；（2）支氣管樹的分割；（3）支氣管骨架線的提取；（4）支氣管三維數(shù)據(jù)的表面重建與繪制；（5）支氣管骨架線引導(dǎo)下的管腔內(nèi)漫游以及人機(jī)交互操作進(jìn)行了現(xiàn)有技術(shù)的綜述，并針對(duì)其中關(guān)鍵步驟進(jìn)行了更深入的研究，在對(duì)傳統(tǒng)方法進(jìn)行歸納總結(jié)的同時(shí)，優(yōu)化了以下的關(guān)鍵步驟：

3、r>　　（1）支氣管樹分割中，對(duì)傳統(tǒng)區(qū)域增長(zhǎng)法進(jìn)行了改良，以隊(duì)列的形式用線性的方式進(jìn)行區(qū)域增長(zhǎng)，取代了傳統(tǒng)方法中的遞歸式的增長(zhǎng)，顯著提高了區(qū)域增長(zhǎng)的速度。在增長(zhǎng)末期，使用自定義的模糊判斷模型，最大可能地保留了支氣管的體素?cái)?shù)量，使得提取出的支氣管細(xì)節(jié)更飽滿。
　　（2）骨架線提取中，本文基于傳統(tǒng)的腐蝕細(xì)化法的思想，加入了LUT（look-up-table）的概念，在腐蝕細(xì)化模型的建立中，使用了區(qū)域增長(zhǎng)的方式，從而降低了算法的時(shí)間復(fù)雜

4、度。在腐蝕細(xì)化的操作過程中，由于用LUT進(jìn)行參照，從本質(zhì)上優(yōu)化了傳統(tǒng)腐蝕細(xì)化方法中，對(duì)體素點(diǎn)剝離判斷的關(guān)鍵步驟，從而在整體上提高了算法的效率。實(shí)驗(yàn)表明，本文算法是傳統(tǒng)腐蝕細(xì)化法速度的近23倍，是傳統(tǒng)距離方法的近220倍。
　?。?）在人機(jī)交互導(dǎo)航中，考慮人機(jī)交互的各種可能性并從操作者的角度出發(fā)，進(jìn)行了較為完善的用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)，并以軟件工程的思想進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。提供了豐富的導(dǎo)航方式，如純手動(dòng)、全自動(dòng)和半自動(dòng)的交互方式，并且實(shí)現(xiàn)了其它諸如光