心血管CT圖像三維可視化與計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù).pdf

1、隨著現(xiàn)代人生活壓力的不斷增大，心血管疾病已經(jīng)成為人類健康的最大威脅。目前，心血管疾病的臨床診斷主要依靠CT血管造影、超聲心動(dòng)圖、核磁共振造影等醫(yī)學(xué)影像技術(shù)。醫(yī)學(xué)影像中包含了非常豐富的信息，但由于其成像方式的特殊性以及成像對(duì)象的特殊性，通常不易直觀閱讀。因此，結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺、圖形學(xué)和模式識(shí)別等理論的醫(yī)學(xué)圖像三維可視化等計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)就隨之發(fā)展起來了。本文主要研究了心血管CT圖像的三維可視化及其輔助診斷技術(shù)在臨床中的應(yīng)用。
　　本

2、文以心血管CT造影數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，著重研究了心血管CT數(shù)據(jù)的三維可視化和基于此的計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)。通過閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)和前人的研究成果，本課題組實(shí)現(xiàn)了一個(gè)心血管虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，本文對(duì)此進(jìn)行了研究和分析，總結(jié)了心血管虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的圖像預(yù)處理、三維重建、心臟的分割和提取、漫游路徑規(guī)劃和內(nèi)窺鏡實(shí)時(shí)顯示五個(gè)關(guān)鍵組成部分。在三維可視化方面，本文對(duì)體繪制技術(shù)（Volume Rendering）中三維紋理映射方法和光線投射方法進(jìn)行了深入研究，使用

3、基于CUDA的光線投射方法進(jìn)行三維重建并與三維紋理映射方法三維重建的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比；此外，為了獲得更好的顯示效果，本文為基于CUDA的Ray Casting三維重建添加了光照效果。在虛擬內(nèi)窺鏡漫游路徑規(guī)劃方面，本文對(duì)一般方法進(jìn)行了性能改進(jìn)：對(duì)于距離變換步驟，本文使用一種線性時(shí)間的通用方法并結(jié)合CUDA進(jìn)行了并行優(yōu)化；對(duì)于Dijkstra抽取中心線步驟，本文使用配對(duì)堆優(yōu)化了Dijkstra算法的時(shí)間復(fù)雜度。隨后，結(jié)合改進(jìn)后的中心線提取算法

4、，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)檢測(cè)冠狀動(dòng)脈狹窄部位的方法，通過Collding Front算法初始化水平集，使用Fast Marching方法求解水平集從三維數(shù)據(jù)中分割出冠狀動(dòng)脈，然后抽取冠狀動(dòng)脈中心線，取中心線截面計(jì)算冠狀動(dòng)脈面積進(jìn)而判斷狹窄部位。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文的對(duì)漫游路徑規(guī)劃方法的改進(jìn)在時(shí)間效率上有了很大的提高，本文設(shè)計(jì)的冠狀動(dòng)脈狹窄檢測(cè)方法也有較好的檢測(cè)結(jié)果。
　　本文對(duì)心血管虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的研究和關(guān)鍵步驟的優(yōu)化以及本文設(shè)計(jì)的冠狀