三维重建技术在心脏辅助医疗中的应用研究

发布时间：2017-07-31 08:08

  本文关键词：三维重建技术在心脏辅助医疗中的应用研究

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【摘要】：医学图像的三维重建技术是指通过一系列二维断层扫描数据得到三维结构信息,构造出直观立体的三维模型。它涉及数字图像处理、计算机图形学、生物医学工程等多门学科,是目前的研究热点。医学图像的三维重建技术应用在医疗诊断、手术规划、模拟手术、整形以及外科解剖教学等方面。因此,三维重建技术在医学图像方面的应用具有重要的学术研究意义和应用价值。三维重建技术是指使用计算机断层扫描、磁共振成像等计算成像技术得到医学图像体数据,按照需要选择适合的三维重建算法,得到可以三百六十度全方位观察的三维投影图像。这样可以使医生清晰方便的观察到人体内部组织或者器官的结构,并得到正确的诊断结果。首先通过对医学图像进行具有针对性的处理后,再使用三维重建技术构建出器官或组织的三维模型,然后把三维模型在显示屏幕上显示出来,对于医生感兴趣的人体内部器官,还可以获取出有关它的形状、大小和空间位置等特定信息,便于分析。三维重建技术的应用,有利于医生对人体内部器官的三维结构更加直观、定量地察看,还可以针对不同疾病诊断的需求对医学图像中原有的某些细节进行强化,从而给医生做出正确医疗诊断带来帮助。为此,本文提出了图像预处理和分割算法相结合,即通过总变差模型和Otsu方法,得到理想的分割效果。首先,使用基于总变差去噪模型预处理CT心脏图像；其次,再使用Otsu阈值方法分割预处理的图像；最后,以VTK工具包为基础,使用Marching cube算法和光线投影法对处理后的图像进行三维重建,得到CT心脏图像的三维虚拟模型。根据理论和应用的学习研究,开发了计算机辅助诊疗系统,详细介绍系统的整体框架,各模块功能,包括数据输入输出、数据格式转换、二维图像处理、三维面绘制以及三维体绘制,并进行系统测试,展示实验结果。计算机辅助诊疗系统实现了对心脏CT图像分割以及三维重建,为医生诊断病情带来便利,直观观察病灶区域,制定手术计划,为手术降低风险。
【关键词】：心脏CT图像 分割算法 三维重建 计算机辅助诊疗
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R816.2;TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 医学图像三维重建10-11
• 1.2.2 国内研究现状11
• 1.2.3 国外研究现状11-12
• 1.3 本文主要内容及结构安排12-13
• 2 医学图像预处理13-28
• 2.1 医学图像获取13-17
• 2.1.1 DICOM标准介绍13-14
• 2.1.2 DICOM医学图像的读取14-15
• 2.1.3 医学成像方式15-17
• 2.2 总变差模型17-19
• 2.3 医学图像的分割算法19-23
• 2.3.1 医学图像的特点19
• 2.3.2 医学图像分割原理19-20
• 2.3.3 基于区域的分割方法20-22
• 2.3.4 基于边缘的分割方法22-23
• 2.3.5 基于阈值的分割方法23
• 2.4 最大类间方差(Otsu)算法23-26
• 2.4.1 Otsu算法基本原理23-24
• 2.4.2 基于二维直方图的Otsu算法24-26
• 2.5 实验结果与分析26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 3 医学图像的三维重建28-40
• 3.1 三维重建分类28-37
• 3.1.1 三维面绘制28-33
• 3.1.2 三维体绘制33-37
• 3.2 面绘制与体绘制的比较37-38
• 3.3 实验结果与分析38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 4 计算机辅助诊疗系统设计与实现40-53
• 4.1 VTK可视化工具包40-42
• 4.1.1 VTK简介40
• 4.1.2 VTK类库的特点40-41
• 4.1.3 VTK类库的系统框架41
• 4.1.4 VTK类库的结构41-42
• 4.2 需求分析42-43
• 4.2.1 技术可行性42
• 4.2.2 功能可行性42
• 4.2.3 用例分析42-43
• 4.3 系统设计43-52
• 4.3.1 系统框架43-44
• 4.3.2 系统功能模块44
• 4.3.3 系统实现44-51
• 4.3.4 系统特点51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 结论53-54
• 参考文献54-57
• 攻读学位期间发表的学术论文57-58
• 致谢58-59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：598143