基于Live wire的腿与膝关节磁共振图像分割
发布时间：2021-08-18 00:45
膝关节与腿是人体最重要的运动器官,容易发生病变也容易受到伤害。磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）是目前用于检查膝关节与腿部器官的主要影像技术。通过分割膝关节与腿的磁共振图像,能够从中提取出目标组织,或重建三维模型,为医生诊断病症、规划手术方案以及在电磁仿真中估计功率特定吸收率提供具有重要价值的信息。目前,用区域生长法等半自动分割方法对膝关节与腿的磁共振图像进行分割,容易受到信噪比低的影响,而快速发展的深度学习方法需要大量的训练数据,但是大量数据的获得存在一定的困难。这些因素都会在一定程度上影响分割的效果。本文将使用Live wire算法对图像进行分割,该算法的优点为人机交互分割精度高,受信噪比的影响相对较小。本文主要对传统的Live wire算法进行了如下的优化:（1）对于膝关节这类复杂的器官,在算法上改进了局部代价函数,用Canny边缘检测算子代替之前的Laplace算子,在一定程度上提高了边缘定位的准确性,减小了噪声对分割的影响;针对T1、T2加权成像的特点,对梯度幅值函数进行了优化,提高了分割的精确度。（2）用平均路径代价替换之前的累加路径...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１＿３受射频影响后氢核在（ａ）空间和（ｂ）水平面的运动??Ｆｉｇ．１－３?Ｍｏｖｅｍｅｎｔ?ｏｆ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｎｕｃｌｅｉ?ｉｎ?（ａ）?ｓｐａｃｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｐｌａｎｅ?ａｆｔｅｒ?ｒａｄｉｏ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ??（二）磁共振成像基本原理??
?第一章绪论???＝?５（Ｂ?＋?Ｚ?？?Ｇｚ）?式（１－４）??得出式（１－５）选片的位置ｚ：??ｚ?＝?＾?式（１－５）??及式（１－６）选片厚度：??＝?Ｈ?式（１－６）??：ｈ｜ｋ－??，—＿二．＇??＾??—＾．０＾—：?—＾??图１－４选片原理??Ｆｉｇ．?１－４?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ??频率编码是一种标记体素空间位置的编码方法，前提是需要梯度磁场造成相关方??向上各个磁化矢量的进动频率不同。设在Ｘ方向上施加梯度场Ｇｘ，由ｃｏｚＳＣＢ?＋?ＧＸ）??可以知道，在ｘ方向的每一点都有各不相同的频率。不考虑化学位移，在梯度场Ｇｘ作??用下采集到的共振信号如式（１－７）为：??Ｓ⑴＝Ｊ?ｐ（ｘ）?ｅ（－；Ｘｘｔ））ｄ；ｃ?＝?Ｊ?ｄｘ?式（１－７）??其中，ｐ（ｘ）表示层面各个体素原子核密度分布，自由感应衰减信号（Ｆｒｅｅ?Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ??Ｄｅｃａｙ，?ＦＩＤ）中第ｉ点的相位是０（ｘ，?ｉ）?＝?ｉ?？?ｘ?？?６ＧＸ?？?Ａｔ。从上式可得，ｘ方向梯度的作用??是使ＮＭＲ信号的相位和空间坐标ｘ相关联。??与频率编码相反，在恒定时间下，步进方向梯度（＾的方法称为相位编码。根据??０〇，〇?＝?１＿５心《：，用Ｇｘ乘以所花费时间的结果决定ＮＭＲ信号相位。如下图１－５是??一种脉冲序列关于相位的编码，此脉冲序列，只收集ＦＩＤ第一个点的信息。对于ｉ次梯??度步进，??ｓ（ｘ，／）?〇ｃ?ｅ＾￣＾ｘ?Ｓ＾＇Ａａｘ＾＇Ｔｘ＾??相位编码和频率编码在原理上是一样的，但是频率编码会受场不均匀性影响，而相位??编码不受影响。??３??
?北京化工大学硕士学位论文???９０＾??—＿?；?—???Ｔｘ??９?ｘ?…—??Ｂ??＾＾???图１＿５相位编码脉冲序列??Ｆｉｇ．?１－５?Ｐｈａｓｅ?ｃｏｄｅｄ?ｐｕｌｓｅ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ??由磁共振成像技术得到的图像识别度更高，大大提高了大夫的诊断效率，避免了??一些不必要治疗。磁共振成像技术可以对人体任意部位的组织从多个方位、多个视角、??多个层面进行成像，并且用其生成的图像辨别度也是相当高的，能详细真实地展现机??体内部的剖解组织及其靠近的区域，对患病处能更好的进行定位。并且此技术不使用??对人体有破坏性的Ｘ射线和容易引起过于敏感反应的造影剂，因此对人体无侵害。??１．１．２成像特点??随着医学影像的发展，ＭＲＩ日趋成熟，被人类广泛应用于各种领域，并在医学诊??断中起着愈来愈重要的作用，其特点主要体现在以下几个方面：（１）图像对比度高。??在软组织中的对比度明显高于Ｘ射线和ＣＴ，从ＭＲＩ图像中能准确的区分脑的白质、??灰质、颅椎结合部、脊髓、各类关节及不同的肌肉组织。（２）有多种成像序列。自旋??回波（ＳＥ）序列：ＳＥ序列是目前ＭＲ成像中最基本、最常用的脉冲序列，具有组织??对比良好、信噪比高、伪影少、信号变化易解释等特点，常用于骨关节软组织、颅脑、??脊柱的临床检测与治疗。反转恢复（ＩＲ）序列：１Ｒ序列是应用较早的脉冲序列，其射??频脉冲激励的顺序与ＳＥ序列相反。近年来，以ＩＲ序列为基础发展起来的流动衰减反??转恢复序列深受重视，该方法是一种水抑制成像方法，常用于脑梗塞和多发性硬化等??疾病的诊断。梯度回波（ＧＲＥ）序列：又称为场回波（ＦＥ）序列，具有扫描
本文编号：3348842
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１＿３受射频影响后氢核在（ａ）空间和（ｂ）水平面的运动??Ｆｉｇ．１－３?Ｍｏｖｅｍｅｎｔ?ｏｆ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｎｕｃｌｅｉ?ｉｎ?（ａ）?ｓｐａｃｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｐｌａｎｅ?ａｆｔｅｒ?ｒａｄｉｏ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ??（二）磁共振成像基本原理??
?第一章绪论???＝?５（Ｂ?＋?Ｚ?？?Ｇｚ）?式（１－４）??得出式（１－５）选片的位置ｚ：??ｚ?＝?＾?式（１－５）??及式（１－６）选片厚度：??＝?Ｈ?式（１－６）??：ｈ｜ｋ－??，—＿二．＇??＾??—＾．０＾—：?—＾??图１－４选片原理??Ｆｉｇ．?１－４?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ??频率编码是一种标记体素空间位置的编码方法，前提是需要梯度磁场造成相关方??向上各个磁化矢量的进动频率不同。设在Ｘ方向上施加梯度场Ｇｘ，由ｃｏｚＳＣＢ?＋?ＧＸ）??可以知道，在ｘ方向的每一点都有各不相同的频率。不考虑化学位移，在梯度场Ｇｘ作??用下采集到的共振信号如式（１－７）为：??Ｓ⑴＝Ｊ?ｐ（ｘ）?ｅ（－；Ｘｘｔ））ｄ；ｃ?＝?Ｊ?ｄｘ?式（１－７）??其中，ｐ（ｘ）表示层面各个体素原子核密度分布，自由感应衰减信号（Ｆｒｅｅ?Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ??Ｄｅｃａｙ，?ＦＩＤ）中第ｉ点的相位是０（ｘ，?ｉ）?＝?ｉ?？?ｘ?？?６ＧＸ?？?Ａｔ。从上式可得，ｘ方向梯度的作用??是使ＮＭＲ信号的相位和空间坐标ｘ相关联。??与频率编码相反，在恒定时间下，步进方向梯度（＾的方法称为相位编码。根据??０〇，〇?＝?１＿５心《：，用Ｇｘ乘以所花费时间的结果决定ＮＭＲ信号相位。如下图１－５是??一种脉冲序列关于相位的编码，此脉冲序列，只收集ＦＩＤ第一个点的信息。对于ｉ次梯??度步进，??ｓ（ｘ，／）?〇ｃ?ｅ＾￣＾ｘ?Ｓ＾＇Ａａｘ＾＇Ｔｘ＾??相位编码和频率编码在原理上是一样的，但是频率编码会受场不均匀性影响，而相位??编码不受影响。??３??
?北京化工大学硕士学位论文???９０＾??—＿?；?—???Ｔｘ??９?ｘ?…—??Ｂ??＾＾???图１＿５相位编码脉冲序列??Ｆｉｇ．?１－５?Ｐｈａｓｅ?ｃｏｄｅｄ?ｐｕｌｓｅ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ??由磁共振成像技术得到的图像识别度更高，大大提高了大夫的诊断效率，避免了??一些不必要治疗。磁共振成像技术可以对人体任意部位的组织从多个方位、多个视角、??多个层面进行成像，并且用其生成的图像辨别度也是相当高的，能详细真实地展现机??体内部的剖解组织及其靠近的区域，对患病处能更好的进行定位。并且此技术不使用??对人体有破坏性的Ｘ射线和容易引起过于敏感反应的造影剂，因此对人体无侵害。??１．１．２成像特点??随着医学影像的发展，ＭＲＩ日趋成熟，被人类广泛应用于各种领域，并在医学诊??断中起着愈来愈重要的作用，其特点主要体现在以下几个方面：（１）图像对比度高。??在软组织中的对比度明显高于Ｘ射线和ＣＴ，从ＭＲＩ图像中能准确的区分脑的白质、??灰质、颅椎结合部、脊髓、各类关节及不同的肌肉组织。（２）有多种成像序列。自旋??回波（ＳＥ）序列：ＳＥ序列是目前ＭＲ成像中最基本、最常用的脉冲序列，具有组织??对比良好、信噪比高、伪影少、信号变化易解释等特点，常用于骨关节软组织、颅脑、??脊柱的临床检测与治疗。反转恢复（ＩＲ）序列：１Ｒ序列是应用较早的脉冲序列，其射??频脉冲激励的顺序与ＳＥ序列相反。近年来，以ＩＲ序列为基础发展起来的流动衰减反??转恢复序列深受重视，该方法是一种水抑制成像方法，常用于脑梗塞和多发性硬化等??疾病的诊断。梯度回波（ＧＲＥ）序列：又称为场回波（ＦＥ）序列，具有扫描
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