基于CUDA的CTA減影算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來CTA(Computed Tomographic Angiography CTA，CT血管造影)作為一種無創(chuàng)的血管檢查方法得到了廣泛應(yīng)用，已成為頭頸部血管類疾病檢查不可或缺的重要手段。但由于CTA圖像中包含骨骼，容易對血管結(jié)構(gòu)造成遮擋，因此需要利用CTA減影技術(shù)將CTA圖像中的骨骼影像去除。CTA減影技術(shù)通過在CTA掃描之前增加一次無血管造影的CT平描，將CT圖像與CTA圖像配準(zhǔn)后，再從CT圖像中提取出骨模，并利用骨模對CTA圖像

2、進(jìn)行減影處理，從而達(dá)到減影去骨的目的。CTA減影能一次性去除CTA圖像中的骨骼影像，保留完成的血管結(jié)構(gòu)，但缺點(diǎn)是算法的配準(zhǔn)及減影過程的計(jì)算量巨大，導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間較長，這也在一定程度上妨礙了其在臨床上的實(shí)用性。
　　GPU(Graphic Processor Unit，圖形處理器)是一種并行計(jì)算設(shè)備，其強(qiáng)大的并行計(jì)算能力使得它在工業(yè)設(shè)計(jì)、游戲開發(fā)、醫(yī)學(xué)圖像處理等諸多領(lǐng)域均有很好的應(yīng)用。CUDA(Compute Unified Devi

3、ce Architecture，統(tǒng)一計(jì)算設(shè)備架構(gòu))的發(fā)布使得GPGPU(GeneralPurpose computation on GPU，GPU通用計(jì)算)成為現(xiàn)實(shí)，GPU編程方法更加簡單方便，可以完全采用C語言實(shí)現(xiàn)，大大降低了GPU的編程門檻，提高了軟件開發(fā)效率。
　　本文利用CUDA技術(shù)對CTA減影算法進(jìn)行了并行優(yōu)化，主要包括以下幾部分內(nèi)容:首先，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種自動的CTA減影算法，該算法無需人工干預(yù)，自動完成CT圖像與

4、CTA圖像的配準(zhǔn)及減影去骨操作;然后，本文利用CUDA技術(shù)對CTA減影算法進(jìn)行了加速改進(jìn)，結(jié)合CUDA技術(shù)的特點(diǎn)，對CTA算法的各個(gè)步驟進(jìn)行了任務(wù)拆分和重新設(shè)計(jì)，使其能最大程度地利用GPU的并行計(jì)算能力，獲得最佳的加速效果;最后，本文通過實(shí)驗(yàn)對算法的精度及時(shí)間效率進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，本文提出的CTA減影算法的減影效果良好，滿足臨床需求。另外，本文基于CUDA的CTA減影算法在保證算法計(jì)算精度的前提下，獲得了約2.5倍的計(jì)算加速比。