基于CT数据的冠脉提取和细化方法的研究和实现

论文摘要

冠状动脉血管提取、血管中心线提取以及血管狭窄度测量是医学图像处理与分析中的研究热点。本文结合尺度空间理论,研究了基于CT数据的冠状动脉计算机辅助诊断(CAD)定量分析方法。在尺度空间中,以微分几何理论为基础,建立管状结构的相似性函数,综合各个尺度下的响应值信息,提取管状结构,实现自动提取冠状动脉种子点算法。该算法对于高质量的CT图像,提取的种子点的准确率在90%以上。采用基于形状的区域生长方法分割冠脉血管,抑制血管边缘模糊处发生的泄漏。该算法能够有效地提高心脏CAD软件的自动化程度,实现一键式血管提取。该算法已成功应用到东软心脏CAD软件中。骨架线在医学图像分析中得到越来越多的应用。细化是在保持图像形态特征的同时生成一条物体骨架线的过程,是医学图像分析中的一个重要步骤。研究并实现一种三维平行细化算法,通过迭代从物体外层逐层擦除六类简化点最终得到物体的中轴线,然后对细化曲线进行后处理,提取冠脉树的根节点。最后使用体模对算法进行了验证和评估。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究的进展情况
• 1.3 面临的困难和应对策略
• 1.4 论文研究结果和内容安排
• 第2章 基本原理
• 2.1 直方图
• 2.2 尺度理论
• 2.2.1 尺度
• 2.2.2 高斯尺度空间
• 2.3 三维图像的几何属性
• 2.3.1 曲率
• 2.3.2 Hessian矩阵
• 2.4 形态学知识
• 2.4.1 集合概念
• 2.4.2 二值形态学
• 2.5 小结
• 第3章 冠状动脉的提取
• 3.1 引言
• 3.2 血管增强
• 3.2.1 Top-Hat算子
• 3.2.2 血管相似函数
• 3.3 冠状动脉自动提取算法
• 3.3.1 常用血管分割方法
• 3.3.2 冠脉种子点自动提取算法
• 3.3.3 基于形状的区域生长
• 3.3.4 评估与验证
• 3.4 血管狭窄度的量化
• 3.5 小结
• 第4章 血管中心路径的提取
• 4.1 引言
• 4.2 三维细化算法
• 4.3 冠脉根节点提取算法
• 4.4 评估和验证
• 4.5 小结
• 第5章 本文算法在心脏CAD上的实现
• 5.1 引言
• 5.2 算法的实现
• 5.2.1 数据的导入
• 5.2.2 冠脉的自动提取
• 5.2.3 冠脉的中心路径提取
• 5.2.4 基于分割结果和中心线的应用
• 5.3 小结
• 第6章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢