四维心脏辅助诊断系统关键技术的研究

发布时间：2017-08-10 05:13

  本文关键词：四维心脏辅助诊断系统关键技术的研究

  更多相关文章： 心脏磁共振图像 左心室分割 心肌瘢痕分割 四维重建 可视化

【摘要】：心脏磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)因其无创性的提供高分辨率的心脏软组织图像现已成为心血管疾病临床诊断的重要手段之一。心脏磁共振图像不仅可以提供心脏的组织结构信息,通过计算机图形学等技术还可以得到心脏的三维立体模型并计算出心脏的功能参数信息。这些信息为医生对患者病情的诊断提供了客观、准确的判断依据。由于左心室是心脏主要的动力部分,且左心室的功能参数信息是临床诊断的重要依据,因此针对左心室的各种算法是目前的研究热点。从左心室磁共振图像序列提取出左心室内外膜轮廓信息,重建出组织和病灶的三维模型,进而计算出功能参数信息,在临床诊断上具有重要意义。本文着重对基于心脏磁共振图像的左心室及心肌瘢痕分割进行深入的研究,并在三维表面重建和四维运动重建的基础上开发出四维心脏辅助诊断系统,为辅助医生诊断提供了一整套解决方案。因此,本文的工作主要包括以下研究内容:(1)提出了一种结合视觉显著性和GVF Snake模型的左心室内外膜分割方法。该方法首先运用多尺度视觉显著性检测机制获取心内膜的初始轮廓,解决了常见的乳头肌对分割效果的干扰问题。对于心内膜的分割,考虑到左心室近似圆形的特点,在基于梯度矢量流的主动轮廓模型的基础上,引入了圆形约束作为内力的补充。克服了由于乳头肌的干扰而收敛至错误边界的问题。对于心外膜的分割,根据心内膜与心外膜形状相似的特点,引入了形状相似的能量项。通过重新构造外力场,可以准确的分割出心外膜。(2)提出了一种基于灰度修正的心肌瘢痕自动分割方法。该方法针对心肌瘢痕区域的局部灰度特点,首先根据区域灰度特征计算出局部灰度特征值,再与原始灰度进行加权计算得到灰度修正值,最后根据这个灰度修正值采用Otsu阈值方法进行分割得到心肌瘢痕区域。该算法能够准确的分割出心肌瘢痕区域,且具有较强的抗噪声能力。(3)完成了四维心脏辅助诊断系统的开发。采用Visual Studio开发平台,实现左心室和心肌瘢痕的手动与自动分割、三维表面重建和四维运动重建,开发一套实用的四维心脏辅助诊断系统。系统具备四维动态可视化和心脏功能分析等功能,可为临床提供客观的参考数据和评价手段。
【关键词】：心脏磁共振图像 左心室分割 心肌瘢痕分割 四维重建 可视化
【学位授予单位】：四川师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R540.4;TP391.41
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 心脏磁共振图像分割方法研究现状11-14
• 1.2.2 医学图像可视化研究现状14-16
• 1.3 课题的提出16-17
• 1.4 研究目标与内容17
• 1.5 论文组织结构17-19
• 2 左心室分割算法研究19-32
• 2.1 左心室分割介绍19
• 2.2 主动轮廓模型在左心室分割中的应用19-23
• 2.2.1 经典Snake模型19-21
• 2.2.2 GVF Snake模型21-23
• 2.3 视觉显著性理论23-24
• 2.4 结合视觉显著性和主动轮廓模型的左心室分割算法24-27
• 2.4.1 多尺度显著性检测方法24-26
• 2.4.2 基于圆形约束的GVF Snake模型对心内膜的分割26-27
• 2.4.3 基于形状相似的GVF Snake模型对心外膜的分割27
• 2.4.4 本文算法步骤27
• 2.5 实验结果与分析27-31
• 2.5.1 初始轮廓影响实验28-29
• 2.5.2 形状约束作用实验29-30
• 2.5.3 算法对比实验30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 3 心肌瘢痕分割算法研究32-39
• 3.1 阈值分割算法在心肌瘢痕分割中的应用32
• 3.2 基于灰度修正的阈值分割方法32-35
• 3.2.1 灰度修正方法32-34
• 3.2.2 Otsu阈值分割算法34-35
• 3.3 实验结果与分析35-38
• 3.4 本章小结38-39
• 4 四维心脏辅助诊断系统的设计与实现39-53
• 4.1 系统设计40-45
• 4.1.1 系统开发平台40-41
• 4.1.2 文件操作模块方案设计41
• 4.1.3 心脏分割模块方案设计41-42
• 4.1.4 心脏重建模块方案设计42-45
• 4.2 系统实现45-50
• 4.2.1 文件操作模块实现45-47
• 4.2.2 心脏分割模块实现47-49
• 4.2.3 心脏四维重建模块实现49-50
• 4.2.4 心脏功能分析模块实现50
• 4.3 系统测试50-52
• 4.3.1 功能测试50-51
• 4.3.2 测试结果与分析51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 总结与展望53-55
• 5.1 论文工作总结53
• 5.2 未来工作展望53-55
• 参考文献55-60
• 致谢60-61
• 研究生在校期间的科研成果61

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本文编号：648988