胸片计算机辅助诊断——系统有效性、图像的一致化处理及去噪

论文摘要

随着医学影像数字化的发展,对影像的智能化理解成为一种必然趋势,计算机辅助诊断（Computer-aided Diagnosis,CAD）系统已经成为了医学影像学研究的热点之一,并逐步进入了医学临床应用。计算机辅助诊断系统的目的在于提高读片医生的工作质量和效率,提高诊断的准确性和一致性,减少读片时间,降低工作强度。Χ线胸片结合CAD系统进行肺癌普查是一个较为经济可行的方案。CR（计算机摄影）、DR（计算机数字摄影）的普遍应用以及计算机辅助诊断系统被用于X线普查的辅助,使得孤立性肺结节病变的发现率不断提高。文章在介绍CAD系统基本概念的基础上,阐述了Kodak ChestCAD系统在胸片疾病诊断中的基本工作流程,并通过实验验证了该系统在帮助医生诊断胸片结节时的有效性。接下来,文章从图像的一致化处理和保留纹理细节的噪声去除两方面入手,增强图像质量,从而达到提高CAD系统的性能和帮助医生诊断的目的。一方面,由于医学成像设备的参数,病人摆位和成像环境的不同,使得X线胸片在亮度和对比度也经常存在极大差异,可能导致CAD系统检测结果不准确。对于这个问题,我们通过构建一条映射曲线设计了一种胸片图像的一致性处理算法,并通过实验验证了算法的有效性。另一方面,明显的噪声也会显著地降低CAD系统检测结果的准确性。CAD系统在检测病灶时都依赖于纹理细节,而许多图像处理方法在去除噪声时也使得图像中的重要纹理细节信息因为被模糊而丢失。我们提出了一种新的基于上下文的自适应图像去噪算法,它能够有效地保持图像的强弱纹理边界,并通过实验验证了噪声图像经过该方法去噪后可以提高CAD系统的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 肺癌的胸片诊断
• 1.1.2 计算机辅助诊断概述
• 1.1.3 胸部平片成像方式及噪声
• 1.2 研究的意义与目的
• 1.3 本章小结
• 第二章 胸片计算机辅助诊断系统
• 2.1 胸片计算机辅助诊断系统
• 2.1.1 胸片计算机辅助诊断系统的应用价值
• 2.1.2 胸片计算机辅助诊断系统的典型结构
• 2.1.3 胸片计算机辅助诊断系统的应用范围
• 2.2 Kodak 胸片计算机辅助诊断系统
• 2.3 系统有效性评估
• 2.3.1 实验方法与ROC 分析
• 2.3.2 实验材料与设计
• 2.3.3 实验结果与分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 胸片图像的一致化处理
• 3.1 应用范围
• 3.2 一致化处理算法
• 3.2.1 感兴趣区域的选取
• 3.2.2 灰度映射曲线的构造
• 3.2.3 多频段图像增强
• 3.2.4 灰度曲线的映射
• 3.3 CAD 系统上的测试结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于上下文的自适应图像去噪
• 4.1 数字图像去噪及保留边界
• 4.2 基于上下文的自适应去噪算法
• 4.2.1 图像的自适应滤波
• 4.2.2 图像的多尺度边界增强
• 4.3 去噪算法的性能测试
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 CAD 系统趋势讨论
• 5.2.1 CAD 系统性能的评价与公共图片数据库的建立
• 5.2.2 多数据源的结合
• 5.2.3 CAD 系统与PACS 系统的集成
• 5.3 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间已发表的论文
• 致谢