磁共振图像中半月板的自动提取和重建问题研究

发布时间：2017-09-04 05:14

  本文关键词：磁共振图像中半月板的自动提取和重建问题研究

  更多相关文章： 膝关节磁共振 半月板 目标提取 阈值处理 形状约束 三维重构

【摘要】：半月板损伤是一种常见膝关节疾病,而磁共振检测是半月板病变检测中的一种有效影像学方法,医生通过观察磁共振影像序列来诊断病情。磁共振图像的成片往往数量较大,并且图像中干扰信息较多,医生通过观察成片诊断病情的结果受主观因素、医疗经验、成像质量等多种因素影响。计算机技术作为辅助手段近年被应用于临床诊断领域。针对半月板病变辅助诊断,为解决序列磁共振图像中目标自动提取问题,本文提出一种基于阈值处理和形状约束的半月板自动检测与提取方法,实现磁共振图像序列中的半月板自动检测与提取。同时针对辅助诊断中立体显示的问题,在目标提取结果的基础上,利用基于医疗图像处理软件的体渲染、体绘制及基于移动立方体法的面绘制,实现了半月板的三维重构。为半月板病变诊断提供辅助,为计算机辅助诊断奠定基础,同时可为教学演示、手术仿真及3D打印提供数据支持。本文的研究以医学临床知识为指导,以经典计算机图像处理技术为基础,搭建了一个半月板自动化提取系统,以专业医疗图像处理软件及体重构算法进行三维重构,实现提取结果的立体化与实用性验证。实验最终能达到半月板目标提取准确率为84.9%,召回率为86.5%,对于典型三角形半月板的提取准确率为88.0%。通过对系统参数的优化选取,运算效率提升1倍,同时解决了感兴趣区域定位错误、关节面软骨误提取等问题。相较于现有方法,系统具有更强的针对性,能够实现图像序列批处理,系统运行效率高,同时算法易实现且扩展性强。在体重构结果评价中,制定了一套针对重构效果的评分方法,对重构结果的结构完整性、可观测性、可操作性等方面进行评估,为搭建一个针对三维重构结果的统一评价体系,进行了有益探索。
【关键词】：膝关节磁共振 半月板 目标提取 阈值处理 形状约束 三维重构
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41;R445.2;R684
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 图像分割与重构相关问题研究现状10-18
• 1.2.1 图像分割技术11-14
• 1.2.2 图像特征描述14-15
• 1.2.3 三维重构技术15-17
• 1.2.4 半月板辅助诊断研究17-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-19
• 第2章 图像分割与重构理论19-32
• 2.1 引言19
• 2.2 相关医学知识19-23
• 2.2.1 磁共振成像特点19-20
• 2.2.2 膝关节MRI及半月板特点20-23
• 2.3 图像分割理论23-28
• 2.3.1 灰度图像23
• 2.3.2 阈值处理23-24
• 2.3.3 连通域理论24-26
• 2.3.4 图像的几何特征26-28
• 2.4 三维重构技术28-30
• 2.4.1 Mimics软件特性28
• 2.4.2 移动立方体法28-30
• 2.5 性能评估方法30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第3章 半月板自动提取方法研究32-50
• 3.1 引言32
• 3.2 目标定位方法32-36
• 3.2.1 ROI定位34-36
• 3.2.2 片层选择优化36
• 3.3 半月板目标提取36-39
• 3.3.1 自动阈值选择与目标滤波37-39
• 3.3.2 目标原始信息提取39
• 3.4 半月板提取结果分析39-49
• 3.4.1 ROI定位结果40-44
• 3.4.2 目标提取结果44-47
• 3.4.3 目标提取性能评估47-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第4章 半月板三维重构的实现与评估50-57
• 4.1 引言50
• 4.2 半月板三维重构50-52
• 4.2.1 基于Mimics的半月板重构50-51
• 4.2.2 基于MC算法的面绘制51-52
• 4.3 三维重构结果分析52-56
• 4.4 本章小结56-57
• 结论57-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果63-65
• 致谢65

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本文编号：789539