肝臟腫瘤CT圖像分割及三維重建方法研究.pdf

1、肝臟是腫瘤頻發(fā)部位之一，以惡性腫瘤多見，是一種嚴(yán)重威脅人類健康的全球性疾病。目前對(duì)于肝臟腫瘤的治療方案主要以切除為主，而肝臟腫瘤的分割結(jié)果作為臨床治療的重要依據(jù)，不僅關(guān)系到診斷及治療方式的選擇，而且對(duì)患者的治療效果產(chǎn)生直接影響。因此如何提高肝臟腫瘤的分割準(zhǔn)確性一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)。
　　本課題研究的主要內(nèi)容是肝臟CT圖像中腫瘤區(qū)域的分割方法。首先對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，消除噪聲及非規(guī)則細(xì)節(jié)；其次在形態(tài)學(xué)分水嶺的基礎(chǔ)上，采用一種消除

2、局部極值的多尺度形態(tài)學(xué)方法分割病灶區(qū)；最后在二維肝臟準(zhǔn)確分割的基礎(chǔ)上，利用移動(dòng)立方體算法重建肝臟腫瘤，最終得到肝臟腫瘤的三維重建模型。
　　論文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　?。?）在對(duì)圖像處理之前，需要進(jìn)行預(yù)處理，主要包括去噪和對(duì)比度增強(qiáng)。針對(duì)醫(yī)學(xué)圖像存在低對(duì)比度、低信噪比的特性，采用面積約束和多尺度形態(tài)學(xué)相結(jié)合的預(yù)處理方法。由于圖像中存在不同的噪聲，經(jīng)梯度變換后，其區(qū)域面積較小且梯度高低不同，而目標(biāo)對(duì)應(yīng)的區(qū)域面積較為平

3、坦。因此，為了去除高梯度噪聲，采用高貌變換標(biāo)記峰值，并對(duì)標(biāo)記后的峰值進(jìn)行面積約束；而對(duì)于低梯度噪聲，通過模擬粘性水淹沒地貌模型，建立梯度與結(jié)構(gòu)元素的函數(shù)關(guān)系，并采用形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲的強(qiáng)修正。
　?。?）針對(duì)肝臟圖像中存在腫瘤區(qū)域與周邊組織邊界模糊、灰度相似的特性，提出了一種消除極值的多尺度形態(tài)學(xué)分水嶺的肝臟腫瘤分割方法。首先利用面積算子（面積開和面積閉運(yùn)算）對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，在平滑圖像的同時(shí)保留了目標(biāo)區(qū)域的邊緣信息；預(yù)處理后

4、的圖像，雖然消除了小于面積閾值的峰值，但圖像中仍然存在著非規(guī)則細(xì)節(jié)和噪聲，為了消除非規(guī)則細(xì)節(jié)或噪聲對(duì)應(yīng)的偽局部極小值以及弱邊緣對(duì)應(yīng)的局部極值，利用圖像中不同極值的鄰域統(tǒng)計(jì)信息和形態(tài)屬性（深度和尺度）區(qū)分極值，通過設(shè)定不同大小的結(jié)構(gòu)元素，對(duì)不同極值采用多尺度結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行閉運(yùn)算；最后利用分水嶺變換分割肝臟腫瘤。
　?。?）利用區(qū)域增長(zhǎng)算法將序列肝臟腫瘤圖像提取出來，并借助移動(dòng)立方體算法，重建肝臟腫瘤的三維模型，通過調(diào)用OpenGL對(duì)肝