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1、东南大学硕士学位论文MSCT心腔图像分割方法研究姓名：闵文韵申请学位级别：硕士专业：生物医学工程指导教师：舒华忠20070301M S C T 心腔图像分割算法研究课题名称：硕士研究生姓名：导师姓名：学校名称：摘要M S C T 心腔图像分割方法研究闵文韵舒华忠教授东南大学本论文针对M S C T 心脏图像特点使用了S n a k e 算法和比例轮廓算法对心腔进行分割，为心腔三维建模提供二维轮廓数据。随着多层螺旋C T ( m u l t i s l i c es p i r a lC T , M S C T ) 结AE C G ( E l e c t r o c d i o g r a p
2、h ) 信号门控技术的使用。心脏C T 扫描成为可能。相比普通C T ，M S C T 具有更高的空间和时间分辨率，从而有效改善了心脏等运动器官的成像质量，解决了对快速运动中器官扫描的难点。心腔图像分割目的是从复杂的心脏图像中提取心脏内部心房心室的轮廓曲线。然而医学图像具有复杂性和多样性，成像质量受到诸如噪声、场偏移效应、局部体效应和组织运动的影响。因此，医学图像具有模糊、灰度不一致性等特点。在很多场合依然依靠专业人士进行手工分割。近年来，随着医学图像分割技术的发展，由用户参与控制和引导的半自动的交互式分割得到了深入的研究，这止是本课题所关注的方向。本文主要研究了S n a k e 算法和比例
3、轮廓算法在心腔图像分割上的应用。对于心腔分割来说，其解剖结构有一些特殊性，首先图像中的灰度变化与腔体的分隔线并非完全对应，某些在灰度上连通的区域在心脏解剖结构上是分离的；其次，心脏一直处丁二运动状态，成像的伪影以及噪卢经常会影响成像效果；最后，由于心脏结构的特殊性，图像中会出现曲率很大的凹陷区域，这部分图像难以分割。我们通过对多组M S C T 心脏图像序列进行研究，采用人工标定初始轮廓的s n a k e 分割以及比例轮廓算法能够较好的解决这些问题，并得到比较精确的分割结果，基本上达到了课题的预期要求关键诃图像分割、蛇形算法、比例轮廓、M s c T 心脏图像，三维重建、形状模型东南大学硕士
4、论文A b s t r a c tT w om e t h o d sf o rs e g m e n t i n gc a r d i a cc a v i t i e sb a s e do nM S C Ti m a g e sh a v eb e e np r o p o s e di nt h i st h e s i s T h ef i r s to n ei ss n a k ea l g o r i t h m ，a n dt h eo t h e ri sr a t i oc o n t o u ra l g o r i t h m T h et w om e t h o
5、d sa l ea b l et os e g m e n tc a r d i a ci m a g es e tr a p i d l ya n de x a c t l ye v e nw h e nt h ec a v i t i e se d g e sa l ef u z z yo rac o n c a v ee d g ee x i s t s A n dt h ec o n t o u r si n2 Di m a g e sw i l lb eu s e df o r3 Dr e c o n s t r u c t i o n T h en e wM S C T ( m u
6、 l t i - s l i c es p i r a lC nc o m b i n e dw i t hE C G ( E l e c t r o c a r d i o g r a p h ) g a t i n gt e c h n i q u ee n a b l e sm o v i n gi m a g n go fo r g a n i cs t r i c t u r e s A n dt h eh 讪s p a t i a la n dt e m p o r a lr e s o l u t i o nb e n e f i tt h ei m a g i n go f o
7、 r g a n si nm o t i o n ，s u c ha sh e a r ti m a g i n g T h em a i np u r p o s eo fc a r d i a nc a v i t i e si m a g es e g m e n t a t i o ni St oe x l T a c tc o n t o u r so fv e n t r i c l e sa n da t r i u m e sf r o mc o m p l i c a t eM S C Tc a r d i a ci m a g ea n dr e c o n s t r u
8、 c tc a v i t i e so f h e a r LW h i l et h em e d i c a li m a g e sa r ec o m p l i c a t e d , a n dt h eq u a l i t ro fi m a g e si so f t e ni n f l u e n c e db yn o i s ea n do P g a nm o t i o n , i ti sd i f f i c u l tt oe x t r a c ta c c u r a t ec a v i t i e sc o n t o u r s ，A sa 代s
9、 u ki nm a n ys i t u a t i o n st h ec o n t o u re x t r a c t i o nr e l i e sO Ns e g m e n t i n gm a n u a l l y R e c e n t l y , w i t ht h ed e v e l o p m e n to fm e d i c a li m a g es e g m e n t a t i o nt e c h n o l o g i e s ，i n t e r a c t i r es e g m e n t a t i o nh a sb e e ns
10、 t u d i e dd e e p l y T h ea n a t o m i c a ls t r u c t u r eo ft h ec a r d i a cc a v i t i e si sd i f f e r e n tf r o mo t h e ro r g a n s F i r s t , g r a d i e n to ft h ei m a g ed o e sn o tc o r r e s p o n dt ot h eb o u n d a r i e so fc a v i t i e sc o m p l e t e l y S e c o n d
11、 ，h e a r ti sa l w a y si nm o t i o n ，w h i c hl e a d st on o i s ea n db l u r r e db o u n d a r i e s T h i r d ，t h es p e c i a ls t r u c t u r eo fh e a r tm a yp r o d u c ec o u c a v ee d g e s ，w h i c hm a k e st h es e g m e n t a t i o nm o r ed i f f i c u l t T h ea p p l i c a t
12、 i o no f s n a k ea l g o r i t h n la n dr a t i oc o n t o u rf o rc a r d i a cc a v R i e si m a g es e g m e n t a t i o nh a sb e e ns t u d i e di nt h i st h e s i s E x p e r i m e n t sr e s u l t ss h o w e dt h a tt h ep r o m i s i n gr e s u l t sc o u l db eo b t a i n e d K e yw o r
13、 d sI m a g es e g m e n t a t i o n ，S n a k ea l g o r i t h m ，R a t i oc o n t o u r , M S C Tc a r d i a ci m a g e ，3 Dr e c o n s t r u c t i o n ，s h a p e m o d e ln东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已L 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用
14、过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：阻丑L 日期：瑚凸月M a东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。魏2 垒兰猃名：燮日期：口寻1c ，J第一章绪论1 1 引言第一章绪论有调查表明，心脏病已成为危害人类健康的重要杀手之一1
15、1 l 【2 】。随着经济水平的不断提高，堪优的环境，沉重的压力以及激烈的竞争，心脏病的发病率也呈上升趋势。据最新统计资料，2 0 0 0 年全世界有1 7 0 0 万人死于心血管疾病，占全球各种原因总死亡人数的1 ，3 ，预计到2 0 2 0 年这个数字将增至2 5 0 0 万，而其中8 0 都在发展中国家【2 1 。因此，对心脏病的研究越来越受到人们的关注，已成为医学 领域的重要课题之一。随着科学技术的不断发展和人们对于疾病研究的不断深入，许多检测技术都应用于医学，特别是各种医学成像技术的临床应用，使得医学诊断和治疗技术得以迅猛发展。目前，对心脏的成像已形成如下几类方法：心血管造影术( A
16、 n 西0 c a r d j o 盯a p h y ) ，心脏超声( c a r d i a cU l t r a s o u n d ) ，同位素成像( i s o t o p ei m a g i n g ) ，心脏核磁共振成像术( c a r d i a cM R I ) 和断层x 射线摄影术( c T ) 。其中断层X 射线摄影术，E I P C T 技术，由于其不介入人体，得到的数值图像清晰，便于处理等特性，而在医学影像技术领域占据了越来越重要的位置。与此同时，计算机图像处理越来越得到人们的关注。图像分割作为计算机图像处理中的底层操作，在整个计算机视觉问题中占有重要基础地位。许多计算机图像处理问题在一定程度上都可以归结为某种分割问题。分割问题，也就是将图像中具有同质性的区域相互分离，提取图像感兴趣区域( R e g i o no f I n t e r e s t ) 。因此，计算机图像处理，特别是图像分割方法在心 脏医疗研究中的广泛应用成为了一个必然趋势。1 2M S C T 心脏成像技术简介随着M S C T 技术的
