胎肺超聲圖像分析及其在肺成熟度估計(jì)的應(yīng)用.pdf

1、胎肺成熟度估計(jì)是產(chǎn)前診斷的重要組成部分,圍產(chǎn)期肺部發(fā)育不成熟造成的新生兒死亡率高達(dá)70％。臨床采用的肺成熟度估計(jì)方法需羊水穿刺,對(duì)母體和胎兒均有一定傷害。超聲檢查具有非侵入性的優(yōu)點(diǎn),通過胎兒肺部超聲圖像分析來評(píng)估胎肺的發(fā)育情況是對(duì)傳統(tǒng)方法的改進(jìn),具有重要的臨床意義。
　　基于超聲圖像的胎肺成熟度估計(jì)包含兩大方面的研究?jī)?nèi)容:胎肺截面積和體積的測(cè)定,以及能反映胎肺成熟的紋理參數(shù)的提取。對(duì)于胎肺面積和體積的測(cè)定,相關(guān)工作分別基于二維和三

2、維的超聲圖像,其中最重要的胎肺輪廓提取目前由有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師手動(dòng)勾勒完成。為了進(jìn)一步提高測(cè)量精度,增加操作的可重復(fù)性,同時(shí)降低醫(yī)師的工作強(qiáng)度,需要對(duì)胎肺圖像的自動(dòng)分割方法進(jìn)行研究。對(duì)于胎肺成熟度紋理參數(shù)的提取主要基于二維超聲圖像,已有研究提取的參數(shù)與孕周的相關(guān)性不高,無法定量描述胎肺的發(fā)育情況,因此有必要尋找能更能表征胎肺發(fā)育情況的新的特征參數(shù),并在此基礎(chǔ)上建立準(zhǔn)確預(yù)測(cè)胎肺發(fā)育程度的模型。
　　本論文圍繞胎肺輪廓提取和胎肺成熟度紋理參

3、數(shù)提取這兩個(gè)問題,以胎肺超聲圖像為研究對(duì)象,提出橢圓識(shí)別、邊緣檢測(cè)、超聲圖像分割和特征提取的新方法。具體的研究?jī)?nèi)容有:
　　1、針對(duì)現(xiàn)有的橢圓檢測(cè)算法在有遮擋、多目標(biāo)的情況下穩(wěn)定性差、精度低的缺點(diǎn),提出了基于凸性連通分支搜索的多橢圓檢測(cè)算法。一方面通過凸性連通分支搜索,充分利用邊緣的整體特性;另一方面通過對(duì)各曲線段的獨(dú)特性判斷,充分利用圖像邊緣的細(xì)節(jié)特性,很好地解決了多個(gè)橢圓和存在破損、遮擋情況的橢圓檢測(cè)問題。
　　2、針對(duì)

4、傳統(tǒng)邊緣檢測(cè)算子僅使用像素間灰度差信息和對(duì)噪聲敏感的不足,提出基于鄰域紋理的邊緣檢測(cè)方法,利用鄰域像素在空間和灰度的分布對(duì)像素是否屬于邊緣進(jìn)行描述,實(shí)現(xiàn)胎肺超聲圖像的組織邊緣檢測(cè),具有比傳統(tǒng)方法更好的性能。
　　3、針對(duì)胎肺超聲圖像的切面包含多個(gè)組織器官且超聲圖像的胎肺區(qū)域存在陰影的特點(diǎn),提出胎肺輪廓的半自動(dòng)提取方法:分別提取胸腔、心腔和脊柱的輪廓,通過胸腔內(nèi)部去除心腔和脊柱的方法來獲取完整的胎肺輪廓。實(shí)驗(yàn)表明:這種半自動(dòng)方法對(duì)面

5、積測(cè)量的結(jié)果與手動(dòng)測(cè)量結(jié)果的相關(guān)性可以達(dá)到0.98(p＜0.001)。
　　4、為去除超聲圖像胎肺區(qū)域存在的陰影對(duì)紋理特征提取及后續(xù)分析引入的誤差,提出基于小波紋理參數(shù)的K均值聚類算法,可以自動(dòng)地獲取用來提取紋理特征的肺感興趣區(qū)域。
　　5、為了準(zhǔn)確評(píng)估胎肺的發(fā)育情況,設(shè)計(jì)并提取了胎肺影像在灰度分布、尺度結(jié)構(gòu)和紋理能量三方面的特征。首先,通過分類器設(shè)計(jì)對(duì)能夠表征肺成熟的參數(shù)進(jìn)行篩選并對(duì)胎肺是否成熟作出判斷,實(shí)驗(yàn)表明:在Fis

6、her線性判別、支撐向量機(jī)和Adaboost三種分類器中,支撐向量機(jī)的分類性能最好,其在留一法測(cè)試集上的特異性、敏感性和準(zhǔn)確率分別達(dá)到:96.3％,73.3％和84.8％,較其它文獻(xiàn)報(bào)道的分類性能有所提高,說明了本論文提取特征的有效性。接下來通過支撐向量回歸技術(shù)篩選出孕周依賴性參數(shù),并建立胎肺發(fā)育程度的預(yù)測(cè)模型,經(jīng)實(shí)驗(yàn)本論文對(duì)測(cè)試集的預(yù)測(cè)孕周與實(shí)際孕周的相關(guān)性系數(shù)為0.90(p＜0.001)。
　　6、對(duì)基于三維超聲圖像的胎肺體積