基于CT圖像的脊椎骨分割與分離技術(shù)研究.pdf

1、在計算機虛擬脊椎矯正系統(tǒng)中，為模擬鋼釘打入椎骨后相關(guān)脊椎骨產(chǎn)生位移和旋轉(zhuǎn)，需要建立患者脊柱的三維模型。由于脊椎結(jié)構(gòu)復(fù)雜，空間位置相互交錯，造成了在靠近上下椎骨連接區(qū)域的CT圖像中既有當前椎骨的圖像，還有相鄰其它椎骨的部分骨組織圖像的狀態(tài)，用傳統(tǒng)的分割方法很難從脊柱的CT序列圖像中分割出單個的椎骨，無法用分割的結(jié)果來三維重建單個椎骨的圖像，而是只能得到一個整體的脊柱三維圖像。由于整體的脊柱模型上單個椎骨之間不能發(fā)生相對的位移，也就無法模擬

2、矯正過程。為此，需要將單個的椎骨從重建好的脊柱模型上分離出來作為單獨的模件，并利用虛擬裝配技術(shù)將這些單獨椎骨模件重新組裝，這樣在新得到的三維脊柱模型中單個椎骨之間就能根據(jù)需求產(chǎn)生相對的位移，從而模擬矯正過程。 本文的研究內(nèi)容是計算機虛擬脊椎矯正系統(tǒng)的前期組成部分，主要包括：對原始的帶噪CT圖像進行去噪、插值的預(yù)處理；對預(yù)處理后的CT圖像進行二維分割，僅保留脊椎部分圖形；對分割后的結(jié)果進行三維重建，得到整個脊柱的三維模型；最終的目

3、標是從脊柱三維模型上分離出單個的椎骨。論文相關(guān)研究成果有： 1.針對CT圖像主要包含脈沖噪聲和高斯白噪聲的特點，提出了一種基于中值濾波的自適應(yīng)小波閾值去噪方法。該方法在去除CT圖像中混合噪聲的同時能很好的保護圖像的輪廓信息。 2.針對實驗中部分CT圖像中層厚過大的問題，利用匹配點對插值方法實現(xiàn)了對CT序列圖像的插值。 3.分析和研究了主動輪廓模型(Snake模型)，并對該模型的能量函數(shù)進行了改進。即在復(fù)雜凹形輪廓

4、內(nèi)部設(shè)置若干“吸引點”，并將“吸引點”和Snake上點的歐氏距離變換作為一個分量引入到Snake模型的能量函數(shù)中，從而迫使Snake快速的向凹形的輪廓收縮，克服了傳統(tǒng)Snake模型對復(fù)雜凹形輪廓不敏感的缺點。 4.對經(jīng)過分割后的脊椎圖像，利用光線投射法實現(xiàn)了直接體繪制。 5.提出了一種直接從三維脊柱圖像中分離出單個椎骨的方法，即：首先通過三維細化算法斷開椎骨間相連的骨組織圖像；在椎骨之間放置一個虛擬氣球，并使其膨脹，利用