基于CT圖像的肝腎自動分割方法研究.pdf

1、放射治療是治療癌癥的主要手段之一，準確分割出各器官邊界是放療計劃制定過程中不可或缺的一個環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)手動分割方法繁瑣耗時，結果不可復現(xiàn)，因此研究器官自動分割具有重要的意義。肝腎自動分割存在一些難點:肝臟與周圍器官組織灰度上缺乏良好的灰度對比從而難以形成清晰的邊界，對于不同個體肝臟形變較大，大血管和病變部位造成肝臟不連續(xù);腎臟有兩個，需要同時分割出來，腎臟內(nèi)部的血管、腎小球、水和空氣引起噪聲和空洞，有時腎臟會與輸尿管相連。近年來國內(nèi)外很多研

2、究工作者就肝腎分割的精確性、高效性、魯棒性做了大量研究，以實現(xiàn)半自動、自動分割。本文基于FDS團隊研發(fā)的精確放射治療系統(tǒng)ARTS(Accurate/Advanced Radiotherapy System)，在此平臺基礎上實現(xiàn)肝腎自動分割模塊。包括三個主要功能:肝臟自動分割，腎臟自動分割以及手動修正工具。
　　基于區(qū)域生長算法的分割方法具有算法成熟、時間復雜度較低等優(yōu)勢，比較適用于實際應用中肝腎的自動分割。鑒于傳統(tǒng)區(qū)域生長算法自動

3、化程度低、精度欠缺、輪廓粗糙的不足，本文從三個方面改進區(qū)域生長算法。
　　(1)使用基于先驗經(jīng)驗和肝腎器官特性的種子區(qū)域選擇策略，極大的提高了自動化程度。使用Canny算子邊緣檢測算法結果改進的區(qū)域生長算法自動分割肝臟，使用動態(tài)閾值算法結果改進的區(qū)域生長算法自動分割腎臟，改善了自動分割效果。
　　(2)使用多種后處理算法優(yōu)化分割結果，提取平滑輪廓。使用漫水填充法去除區(qū)域生長結果中的“空洞”獲得完整閉合區(qū)域，使用形態(tài)學算法去除

4、邊界上細小的凸起和凹陷，使用邊緣跟蹤算法提取輪廓，使用曲線擬合算法去除輪廓角點來平滑輪廓。
　　(3)基于開源可視化工具包VTK設計實現(xiàn)手動工具對自動分割結果修正，并將分割結果可視化。綜合自動分割功能、手動分割功能和可視化功能設計分割模塊，在Windows平臺上使用C++開發(fā)工具實現(xiàn)，為ARTS分割模塊提供技術支持。使用多套臨床實際CT序列測試算法，以醫(yī)生手動勾畫結果為標準進行評價。在大多數(shù)CT切片上都能取得較理想的結果，并且分割