肺部氣道樹骨架的自動提取、標記和結(jié)構(gòu)分析.pdf

1、人體肺部氣道樹主要包括氣管、主支氣管及葉、段各級支氣管（約23級分支），是呼吸系統(tǒng)的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)和功能的改變是呼吸系統(tǒng)疾病的重要原因和表現(xiàn)。MDCT（Multi-detector computed tomography, MDCT）是一種重要的、非創(chuàng)傷性氣道疾病評價手段。利用MDCT，一次屏氣即可獲得全肺連續(xù)和（或）重疊的、近似各向同性的高分辨率薄層(0.75-1.5 mm)結(jié)構(gòu)圖像。然而，MDCT獲取的海量數(shù)據(jù)對科學(xué)診斷和研究

2、提出了巨大的挑戰(zhàn)，需要利用先進影像處理科學(xué)實現(xiàn)氣道自動提取和結(jié)構(gòu)分析。
　　本文的目的是提出一種適用于肺部氣道樹結(jié)構(gòu)分析的方法，實現(xiàn)肺部氣道樹骨架的自動提取、標記和定量化分析。
　　本文使用自己建立的兩個模型和26組CT影像數(shù)據(jù)（均來自于中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院）進行算法驗證。首先，利用建立的模型對拓撲細化算法進行了驗證，并提出了分組連通性檢驗的改進方法。然后，將改進后的細化算法應(yīng)用于從CT圖像中分割提出的氣道樹模型。具體地

3、，在對圖像經(jīng)過形態(tài)學(xué)處理后，利用拓撲細化方法提取肺部氣管骨架，對肺部氣管影像中的體素點進行簡單點判斷，利用歐拉示性數(shù)和連通性兩個條件，將簡單點刪除，得到肺部氣道樹的骨架。在肺部氣道樹骨架的基礎(chǔ)上，提取骨架的分叉點和葉子節(jié)點，對不同級數(shù)的支氣管使用不同顏色進行連線，得到肺部氣道樹的樹狀結(jié)構(gòu)。最后，在樹狀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行支氣管長度和分叉角度的測量。
　　改進后的拓撲細化算法對建立的兩個模型可以得到完成正確的細化結(jié)果。另外，本文對26組

4、數(shù)據(jù)進行了實驗分析，成功提取所有數(shù)據(jù)的肺部氣道樹骨架，并且成功生成了22組骨架的樹狀結(jié)構(gòu)，其中樹狀結(jié)構(gòu)中沒有錯誤分叉的骨架有14組。本文提取的肺部氣道樹樹狀結(jié)構(gòu)的級數(shù)最高可達到15級，氣道樹的葉子節(jié)點最多有52個。最后，本文對所有數(shù)據(jù)中主支氣管進行的量化分析發(fā)現(xiàn)，左主支氣管的長度平均值為76.43 mm，右主支氣管長度平均值為37.06 mm，左右主支氣管之間夾角的平均值為109.76度。所得左右主氣管長度和分叉角度與已有文獻報道一致。