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活体肝移植手术规划系统图像分割模块的设计与实现

作　者: 包晓晓
导　师: 赵庆敏；孔德意
学　校: 南昌大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 活体肝移植医学图像三维分割
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 14次
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内容摘要

我国是肝病大国,临床上肝病的治疗一直是一个难点,而活体肝移植被公认为目前治疗终末期或重症肝病的有效手段。在手术前评估手术风险、制定手术计划是不可缺少的准备工作。传统规划方法通常采用CT断层图像的人工分析,分析过程繁琐,不仅费时,准确度也有限。随着医学可视化技术的发展,根据二维断层图像序列重建肝内组织三维模型,并进行实时、交互浏览和分析在技术上已经有了成功的可能性,这对于提高肝移植手术的成功率具有重要意义。然而目前国内从事面向肝移植的可视分析和术前规划的研究单位还非常少,重要技术手段和软件一直被国外垄断。本文作为国内自主研发的活体肝移植手术规划系统的一个重要模块,在系统中承担了从原始CT断层图像中分割出三维肝脏体数据的重要任务。图像分割是指将图像中具有特殊涵义的不同区域区分开来,这些区域互相不交叉,每一个区域都满足特定区域的一致性。对肝脏的分割是肝脏体积测量,进一步的肝脏血管分割和肝脏分块的前提条件。本文充分研究本模块功能需求,将本模块层次化划分,分别设计高层架构与低层状态机,再利用开源工具编程实现高效、准确的二维和三维图像分割,并实现图像标注与测量等功能。经过结果对比分析,本文所完成的图像分割功能,具有较强的实用性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第1章绪论  7-13
  1.1 课题的背景和意义  7-9
  1.2 国内外研究现状和发展趋势  9-11
  1.3 本文工作和内容安排  11-12
  1.4 本章小结  12-13
第2章活体肝移植手术规划系统总体架构  13-25
  2.1 系统介绍  13-18
    2.1.1 肝脏组织分割  14
    2.1.2 肝脏体积估计  14-15
    2.1.3 肝脏血管的分割  15
    2.1.4 三维肝脏血管系统的重建  15-16
    2.1.5 三维肝脏血管系统的可视化  16-17
    2.1.6 肝段分割与供血分析  17-18
  2.2 系统架构介绍  18-24
  2.3 本章小结  24-25
第3章图像分割模块的设计  25-34
  3.1 功能设计  25-26
  3.2 交互设计  26-28
  3.3 架构设计  28-33
    3.3.1 ROI标注架构设计  28-30
    3.3.2 状态机设计  30-32
    3.3.3 分割架构设计  32-33
  3.4 本章小结  33-34
第4章算法研究  34-41
  4.1 livewire算法  34-35
  4.2 边缘检测算法  35-39
  4.3 图的构造  39
  4.4 最短路径算法  39-40
  4.5 本章小结  40-41
第5章图像分割模块的具体实现  41-58
  5.1 开源库使用  41-51
    5.1.1 QT  41-44
    5.1.2 ITK  44-46
    5.1.3 OpenGL  46-48
    5.1.4 DCMTK  48-50
    5.1.5 CMake  50-51
  5.2 关键技术实现  51-57
    5.2.1 感兴趣区域绘制  51-54
    5.2.2 Livewire算法实现  54-56
    5.2.3 DICOM结构化文档的解析  56-57
  5.3 本章小结  57-58
第6章结果与分析  58-64
  6.1 标注结果与分析  58-59
    6.1.1 长度的标注  58-59
    6.1.2 角度的标注  59
  6.2 二维区域标注和分割结果  59-61
    6.2.1 规则区域的标注与分割  59-60
    6.2.2 不规则区域的标注与分割  60-61
  6.3 Livewire分割和插值结果  61-63
  6.4 本章小结  63-64
第7章总结与展望  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-67

活体肝移植手术规划系统图像分割模块的设计与实现

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