基于心臟圖像的三維可視化和輔助診斷技術(shù).pdf

1、計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像和三維超聲心動(dòng)圖對(duì)各種成人心血管疾病以及小兒先天性心臟病的診斷和手術(shù)規(guī)劃具有重要的臨床意義；心血管虛擬內(nèi)窺鏡作為三維數(shù)據(jù)可視化技術(shù)在臨床中的應(yīng)用已經(jīng)成為心血管疾病計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)中的研究熱點(diǎn)。本文研究了基于心臟圖像的可視化技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)?；谛呐K計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像我們著重介紹其可視化技術(shù)，包括心血管虛擬內(nèi)窺鏡的路徑規(guī)劃、導(dǎo)航設(shè)計(jì)、繪制加速，以及基于可視化技術(shù)的計(jì)算機(jī)輔助診斷；而基于三維超聲心動(dòng)圖我們的研究工

2、作主要集中在采集自心尖處三維超聲心動(dòng)圖中標(biāo)準(zhǔn)四腔切面的自動(dòng)尋找上。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴廣泛閱讀虛擬內(nèi)窺鏡路徑規(guī)劃算法的國內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)，對(duì)于常見的虛擬內(nèi)窺鏡路徑規(guī)劃算法根據(jù)其算法特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)和比較，著重研究了基于距離場(chǎng)的中心線抽取算法的原理，應(yīng)用以及優(yōu)缺點(diǎn)，為將基于距離場(chǎng)的路徑規(guī)劃算法用于心血管虛擬內(nèi)窺鏡奠定了基礎(chǔ)。⑵將一種改進(jìn)了的基于邊界距離場(chǎng)的路徑規(guī)劃算法用于心血管虛擬內(nèi)窺鏡中。該算法是傳統(tǒng)距離場(chǎng)路徑規(guī)劃算法的改進(jìn)，

3、改進(jìn)后的算法克服了傳統(tǒng)單純基于源距離場(chǎng)算法的“貼壁”問題，中心性和實(shí)時(shí)性較好，且避免了虛擬視點(diǎn)移動(dòng)時(shí)的抖動(dòng)現(xiàn)象。該方法是一個(gè)完全自動(dòng)的路徑規(guī)劃算法，根據(jù)此自動(dòng)算法，為了滿足臨床醫(yī)生在診斷時(shí)的需要，我們給出了一種經(jīng)過臨床醫(yī)生任意多選擇點(diǎn)的交互式的路徑規(guī)劃方法，交互式的算法能夠更好的在內(nèi)窺診斷的過程中觀察病灶。⑶將CUDA編程技術(shù)引入到心血管虛擬內(nèi)窺鏡內(nèi)窺顯示實(shí)時(shí)繪制中，對(duì)光線投射體繪制算法進(jìn)行了加速，大大加快了虛擬視點(diǎn)沿著規(guī)劃路徑移動(dòng)的速

4、度；在路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)上對(duì)中心線進(jìn)行交互式的友好的導(dǎo)航設(shè)計(jì)，保證了我們?cè)趦?nèi)窺診斷的過程中不會(huì)迷失方向，做到了實(shí)時(shí)定位。在此基礎(chǔ)上，我們?cè)诖罅康南刃牟』颊邤?shù)據(jù)集上進(jìn)行內(nèi)窺診斷實(shí)驗(yàn)，介紹了基于我們的工作可以輔助診斷出的先天性心血管畸形的類型。⑷提出了一種基于圖像檢索的在采集自心尖處的三維超聲心動(dòng)圖中標(biāo)準(zhǔn)四腔切面自動(dòng)尋找算法。該算法分為兩步，第一步使用全局特征GIST，SVM分類器，在從三維超聲心動(dòng)圖提取的大量二維切面中將所有四腔切面分類出來；