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冠状动脉分析算法的研究与应用

作　者: 刘尧
导　师: 康雁
学　校: 东北大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 冠状动脉钙化积分血管分割曲面重建
分类号: TP391.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

心血管疾病严重危害着人类健康,它常常由钙化斑块形成、冠状动脉狭窄等病因引起。目前临床医生主要通过观察医学影像来诊断病情,其准确性和客观性较差,而且对于空间中走形复杂的迂曲结构,医生无法在断层图像中观察到该结构的全程,或者从合适的角度进行观测诊断。因此基于心脏CT图像的计算机辅助诊断软件中对冠状动脉血管中钙化斑块的检测定位、计算钙化积分、精确分割血管以及对血管进行曲面重建等功能,为医生定量分析冠状动脉粥样硬化程度,定位钙化区,确定血管狭窄程度及位置,多角度观察血管全程及其周围组织提供了良好的辅助和有力的诊断依据。本文为满足医生在临床应用中对计算机辅助诊断(CAD)软件功能的需求,研究并实现了钙化积分模块、曲面重建模块的算法,并对原心脏计算机辅助诊断软件中的血管分割算法进行了改进,提高了分割的准确性。主要工作如下：基于灰度值和连通性,排除噪声干扰,检测并标志钙化区,以多种方式计算钙化积分,同时计算其他参数辅助医生诊断。满足医生对软件功能的需求,提供合理的便捷操作。通过对程序的设计提高了软件的运行速度,提高程序的可重用性。在血管中心线的基础上,利用血管横截面类圆的形状特性和造影剂对不同组织的影响产生的灰度梯度,确定判断准则,用精确定位后的血管中心点作为种子点进行区域增长,获得血管的精确分割结果。精确分割能够很好地抑制原算法中存在的过分割、欠分割等现象,对血管位置和边缘的确定也更加准确。将曲面重建的延展方法、拉直方法分别与旋转方法相结合,实现了可旋转任意角度的延展CPR和拉直CPR,使医生能够多角度地观察空间中血管的全程及其周围组织。为降低重建平面对中心线位置的敏感度,增加空间信息,实现了厚度CPR。设计程序自动调整曲面重建的方法,以符合医生视图习惯,为医生提供定位器官的准确信息,并增强软件对不同迂曲的组织结构的适用性。在CPR图像中测量了血管长度,并与三维空间中的测量结果进行比较分析。认为CPR图像上测得的长度更接近曲线的实际长度。

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