醫(yī)學(xué)影像處理技術(shù)及其在小腸運(yùn)動(dòng)性研究中的應(yīng)用.pdf

1、小腸運(yùn)動(dòng)性的定量評(píng)價(jià)可以揭示小腸運(yùn)動(dòng)機(jī)能的重要信息，在醫(yī)學(xué)研究和臨床應(yīng)用方面意義重大?；贛RI(核磁共振成像)技術(shù)的小腸運(yùn)動(dòng)性定量評(píng)價(jià)通常需要人工檢測(cè)小腸片段的輪廓或小腸片段內(nèi)腔直徑的變化規(guī)律來(lái)進(jìn)行，是一件非常耗時(shí)和費(fèi)力的任務(wù)，無(wú)法在臨床中大量應(yīng)用。
　　 為了提高小腸運(yùn)動(dòng)性定量評(píng)價(jià)的效率，作者提出基于醫(yī)學(xué)影像處理技術(shù)的兩類(lèi)小腸運(yùn)動(dòng)性的定量評(píng)價(jià)方法。第一類(lèi)方法類(lèi)似于人工方法的計(jì)算機(jī)處理，它采用醫(yī)學(xué)影像分割方法獲取特定小腸片段的

2、輪廓。這一類(lèi)方法包括ILBFLS方法(Improved Local Binary Fitting model based LevelSet method)和OAFM方法(Orientation Adaptive Fast Marching method)。另一類(lèi)方法是從一個(gè)較宏觀的角度，對(duì)小腸的某個(gè)指定區(qū)域做整體性的運(yùn)動(dòng)分析，這類(lèi)方法稱(chēng)之為DBAM方法(Difference Between Adjacent MRimages metho

3、d)。第一類(lèi)方法適用于放射科醫(yī)生指定小腸片段的運(yùn)動(dòng)性分析，而第二類(lèi)方法適用于小腸的指定區(qū)域的運(yùn)動(dòng)性分析。
　　 ILBFLS方法是對(duì)“基于傳統(tǒng)LBF(Local Binary Fitting)模型的LevelSet方法”的改進(jìn)，基于傳統(tǒng)LBF模型的Level Set方法可以較準(zhǔn)確的獲取目標(biāo)物體的輪廓，但需要目標(biāo)物體的初始化輪廓和較長(zhǎng)的迭代時(shí)間。而在ILBFLS方法中，作者提出小腸片段輪廓自動(dòng)初始化的方法和采用改進(jìn)LBF模型的Le

4、vel Set方法。對(duì)于60幅圖像組成的一個(gè)小腸核磁共振圖像序列中感興趣小腸片段的輪廓分割的時(shí)間比較結(jié)果來(lái)看，放射科醫(yī)生手動(dòng)分割一個(gè)序列需要180分鐘至200分鐘，而采用ILBFLS方法僅僅需要2分鐘，分割效率顯著提高。同時(shí)ILBFLS方法在醫(yī)學(xué)影像分割技術(shù)方面取得改進(jìn)，對(duì)于相同的小腸核磁共振圖像序列，ILBFLS方法比基于傳統(tǒng)LBF模型的Level Set方法，迭代次數(shù)與迭代時(shí)間減少20％至26％。
　　 OAFM方法是對(duì)傳統(tǒng)

5、的Fast Marching方法的改進(jìn)，F(xiàn)ast Marching方法是具有單一波動(dòng)方向的Level Set方法。傳統(tǒng)的Fast Marching方法在圖像對(duì)比度較低的情況下，可能會(huì)出現(xiàn)邊界溢出的情況。在OAFM方法中，作者提出邊緣方向自適應(yīng)的Fast Marching方法，并且加入輪廓演化停止條件，以減少邊界溢出的可能性。相對(duì)于ILBFLS方法，OAFM方法進(jìn)一步提高了分割效率，對(duì)于需要放射科醫(yī)生手動(dòng)分割用時(shí)180分鐘至200分鐘的6

6、0幅圖像組成的一個(gè)小腸核磁共振圖像序列，OAFM方法需要用時(shí)1分30秒至2分鐘。同時(shí)OAFM方法在醫(yī)學(xué)影像分割技術(shù)方面也取得改進(jìn)，OAFM方法減少了輪廓分割時(shí)邊界溢出的問(wèn)題，針對(duì)同樣的小腸核磁共振圖像序列，傳統(tǒng)的Fast Marching方法取得89.6％的分割準(zhǔn)確率，而OAFM方法取得94.2％的分割準(zhǔn)確率。
　　 針對(duì)傳統(tǒng)的對(duì)指定小腸片段運(yùn)動(dòng)性分析的局限性，作者提出了DBAM方法。DBAM方法采用小腸序列中相鄰核磁共振圖像中

7、感興趣區(qū)域的差異來(lái)進(jìn)行小腸運(yùn)動(dòng)性的定量評(píng)價(jià)。作者討論了采用灰度差確定DBAM值和采用作者提出的負(fù)互信息確定DBAM值的方法和效果。通過(guò)與放射科醫(yī)生手動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)的比較，正規(guī)化灰度差確定的DBAM值的偏差在10％至15％之間，而負(fù)互信息確定的DBAM值偏差在3％至5％之間，負(fù)互信息確定的DBAM值在醫(yī)學(xué)測(cè)量的合理誤差范圍中，即小于5％。同時(shí)采用負(fù)互信息確定的DBAM值求得的小腸蠕動(dòng)頻率也符合小腸的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，證明了采用負(fù)互信息確定的DBAM值