基于磁共振图像的肝癌识别技术研究

论文摘要

磁共振成像技术与计算机CT断层造影术、超声成像、核医学成像并称为现代四大医学影像技术,其中磁共振成像由于其速度快、无侵袭、无辐射、对软组织分辨力高等优点而广泛应用于临床诊断和治疗中。在肝脏疾病诊断中,磁共振成像技术的使用频率很高。肝脏疾病是在我国发病率较高,其中以肝癌的危害性最大,它通常由肝硬化发展而来。临床上通过磁共振成像诊断肝癌或肝硬化,主要由医生依据经验凭借肉眼进行观察和诊断,主观因素影响大,误诊时有发生,导致患者延误治疗时机、错误地制定治疗计划或增加不必要的精神负担。本文采用数字图像处理技术中的纹理分析技术,对磁共振肝脏图像进行图像纹理分析,提取特征参数,并对这些特征参数进行识别,达到区分肝硬化和肝癌的目的。目前来看,很多针对肝脏图像的肝脏疾病识别技术的研究都是基于CT造影或超声成像的,由于成像原理的不同,提取的纹理特征也不同,因此无法应用于磁共振图像中。为了达到本文的目的,分别从空域和频域对图像的感兴趣区域进行了纹理分析。空域上,采用了灰度共生矩阵的二阶统计量作为特征:频域上,采用了Gabor滤波器对图像进行滤波,进而提取特征。最后,利用得到的特征矢量,采用BP神经网络进行图像的识别。此外,本文还设计了一个人体组织自动提取系统。为了给本文的研究提供充足的图像资源以及科学的结果评价依据,在大连医科大学动物实验中心进行了肝硬化、肝癌动物造模实验,并对这些动物模型进行磁共振检测以获得充足的图像资源,在进行磁共振检测之后对这些动物模型进行解剖,对其肝脏进行病理检验,可以为本文的识别结果的准确性提供客观依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 MRI概述
• 1.2.1 MRI原理
• 1.2.2 MRI系统的组成
• 1.2.3 MRI的临床应用
• 1.3 肝癌的MRI诊断方法
• 1.4 肝癌动物造模实验
• 1.5 本文的主要工作
• 2 图像纹理分析和识别的基本理论
• 2.1 图像去噪
• 2.1.1 中值滤波
• 2.1.2 峰谷滤波
• 2.2 图像的纹理分析
• 2.2.1 纹理的基本概念
• 2.2.2 纹理分析的研究内容
• 2.2.3 纹理分析的基本方法
• 2.3 图像识别
• 2.3.1 图像识别概述
• 2.3.2 图像识别的方法
• 2.3 小结
• 3 肝脏MR-SPIO增强图像的特征提取
• 3.1 特征选择的一般方法
• 3.2 基于灰度共生矩阵的特征提取
• 3.2.1 灰度共生矩阵
• 3.2.2 灰度共生矩阵的特征参数
• 3.2.3 实验结果与分析
• 3.3 基于Gabor滤波器的特征提取
• 3.3.1 Gabor滤波器原理
• 3.3.2 实验结果与分析
• 3.4 小结
• 4 肝脏MR-SPIO增强图像的分类和识别
• 4.1 基于BP神经网络的分类
• 4.1.1 人工神经网络的基本原理
• 4.1.2 BP神经网络
• 4.1.3 实验结果与分析
• 4.2 基于k均值聚类的识别方法
• 4.2.1 k均值聚类原理
• 4.2.2 实验结果与分析
• 4.2 小结
• 5 人体组织自动提取系统的设计
• 5.1 人体组织自动提取系统的设计要求
• 5.2 人体组织提取算法说明
• 5.2.1 体表提取算法
• 5.2.2 骨骼提取算法
• 5.2.3 肝脏提取算法
• 5.2.4 脊髓提取算法
• 5.2.5 肺脏提取算法
• 5.2.6 心脏提取算法
• 5.3 人体组织自动提取系统的界面设计
• 5.3.1 系统界面介绍
• 5.3.2 操作流程示例
• 5.4 人体组织自动提取系统的算法评价
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢