基于GPU的肝臟三維可視化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、醫(yī)學(xué)圖像三維可視化技術(shù)是圖像處理和分析的重要研究內(nèi)容?？梢暬夹g(shù)能夠顯示器官的三維形體，可輔助醫(yī)生對(duì)病灶進(jìn)行分析，提高醫(yī)療診斷的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，有利于制定最優(yōu)的治療方案及手術(shù)規(guī)劃，對(duì)醫(yī)學(xué)研究具有重要的意義。
　　肝臟是人體中最大的腺體，也是最大的實(shí)質(zhì)性器官，它的機(jī)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)病率高。其中，肝癌是疾病中最常見的疾病之一，人稱“癌中之王”。為了解肝臟腫瘤的形狀大小和模擬肝組織分布，需要病人個(gè)性化的肝臟三維模型。因此，肝臟三維可視化及建模

2、研究可以輔助醫(yī)生進(jìn)行合理手術(shù)規(guī)劃，為患者進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確地手術(shù)治療提供可靠的依據(jù)。
　　三維可視化技術(shù)主要包括圖像分割與三維重建兩大內(nèi)容。其中圖像分割是進(jìn)行圖像三維重建的必要準(zhǔn)備，圖像分割效果的優(yōu)劣直接影響三維重建在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。本文首先分析了常用的圖像分割算法，比較了這些算法的優(yōu)缺點(diǎn)。然后提出了一種半自動(dòng)分割算法，此方法首先對(duì)圖像進(jìn)行分水嶺預(yù)處理，然后基于經(jīng)典的圖切算法并對(duì)其加以改進(jìn)，可以快速的分割出肝腫瘤及正常肝組織等多個(gè)目標(biāo)物

3、體。另外，為了解決交互式分割效率低的問題，本文還提出了一種全自動(dòng)肝臟分割算法，此方法根據(jù)肝臟區(qū)域圖像在CT成像中的灰度衰減屬性，以及肝臟在腹部CT中拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，將基于窗寬窗位的CT格式轉(zhuǎn)換技術(shù)及區(qū)域增長、邊緣檢測等多種圖像處理算法相結(jié)合，粗分割出肝臟組織。最后，該肝臟自動(dòng)分割方法還采用了一種三維修復(fù)的技術(shù)，對(duì)粗分割后的二維肝臟序列進(jìn)行精化。
　　三維重建方面，本文以其體繪制的經(jīng)典算法—光線投射算法為重點(diǎn)，詳細(xì)闡述了算法的原理以

4、及具體應(yīng)用情況，并且根據(jù)可編程圖形硬件GPU的并行編程原理以及現(xiàn)有的算法，給出了基于CUDA模式下的GPU體繪制算法的具體實(shí)現(xiàn)。
　　通過對(duì)三維數(shù)據(jù)可視化理論、醫(yī)學(xué)圖像三維重建技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法的分析和研究，本文運(yùn)用文中介紹的圖像分割和三維重建算法設(shè)計(jì)了一套實(shí)用的基于腹部切片數(shù)據(jù)的肝臟三維可視化軟件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該軟件較完整地實(shí)現(xiàn)了基于腹部切片圖像序列的肝臟分割及三維重建，重建結(jié)果的三維效果較明顯，交互操作性強(qiáng)，達(dá)到了利用腹部切片實(shí)