基于胃腸道體數(shù)據(jù)的虛擬外翻技術(shù)研究.pdf

1、提高胃結(jié)腸癌癥早期診斷的準確性和效率具有重要意義。目前以虛擬內(nèi)窺鏡為代表的一系列非侵入性的檢查方法己逐漸成為胃腸道息肉檢查和癌癥早期診斷的常用技術(shù)。其中,近年來新提出的虛擬外翻技術(shù)能夠通過外視的視角觀察原內(nèi)壁表面信息。觀察經(jīng)虛擬外翻后的結(jié)腸數(shù)據(jù),視野明顯擴大,視野面積數(shù)倍于虛擬內(nèi)窺鏡,而對病灶的定位也更為直觀。這些特點克服了原有虛擬內(nèi)窺鏡和虛擬展平技術(shù)的局限性,使得虛擬外翻技術(shù)具有重要的實用價值。其應(yīng)用前景經(jīng)專家論證,己獲得了國家863

2、項目基金資助。
　　 然而虛擬外翻技術(shù)作為一項全新的虛擬可視化技術(shù),還存在一些問題亟待完善以便更好地應(yīng)用到臨床實踐。為了改進虛擬外翻算法的處理結(jié)果,本文提出了以完整體數(shù)據(jù)作為外翻對象的虛擬外翻算法。經(jīng)模型數(shù)據(jù)和人體CT掃描數(shù)據(jù)上測試,體數(shù)據(jù)外翻結(jié)果明顯改善了原有二值化數(shù)據(jù)外翻結(jié)果中數(shù)據(jù)表面粗糙不光滑或者結(jié)構(gòu)破裂的現(xiàn)象,進而可以提高胃結(jié)腸息肉檢查的準確率和效率,降低檢查者的視覺疲勞。圍繞體數(shù)據(jù)外翻算法,改進和優(yōu)化了與體數(shù)據(jù)外翻相關(guān)

3、的外翻基準面、中心路徑、體數(shù)據(jù)采樣網(wǎng)格等外翻關(guān)鍵材料的處理算法,并驗證了各算法的有效性,分析了它們在胃和腸道中的適用特性。
　　 基于測地距離變換設(shè)計的局部膨脹腐蝕算法能夠很好地避免原有膨脹腐蝕算法造成的基準面粘連問題:而利用了混合電場模型的虛擬外翻方法較原有基于局部電場模型的外翻方法大大減少了采樣網(wǎng)格的計算消耗。通過分析各數(shù)據(jù)采樣網(wǎng)格模型和外翻算法,本文總結(jié)出:通過中心路徑外翻算法和混合電場模型采樣網(wǎng)格更適合結(jié)腸內(nèi)壁的虛擬外翻

4、,而基準面外翻算法和符號距離函數(shù)采樣網(wǎng)格更適合胃部內(nèi)壁的虛擬外翻。
　　 關(guān)于外翻數(shù)據(jù)的檢查方法,本文基于數(shù)據(jù)采樣網(wǎng)格設(shè)計了兩種專用于虛擬外翻數(shù)據(jù)檢查的導(dǎo)航路徑:平行導(dǎo)航線以及螺旋導(dǎo)航線。設(shè)計并研究了螺旋導(dǎo)航檢查、定點檢查、分段檢查和多導(dǎo)航路徑并行檢查等多種能夠遍歷整個結(jié)腸外翻數(shù)據(jù)表面的導(dǎo)航檢查模式,分析了檢查模式中各參數(shù)之間的定量關(guān)系,推算出螺旋導(dǎo)航檢查和定點檢查中推薦的參數(shù)設(shè)定,為虛擬外翻數(shù)據(jù)應(yīng)用于臨床實踐打好基礎(chǔ)。

5、　　 關(guān)于外翻數(shù)據(jù)檢查效果評估,利用體數(shù)據(jù)外翻方法對模型數(shù)據(jù)和真實CT數(shù)據(jù)實施外翻后,將虛擬外翻數(shù)據(jù)的息肉檢查和虛擬內(nèi)窺鏡息肉檢查進行了對照實驗比較。結(jié)果表明無論在模型數(shù)據(jù)還是真實CT數(shù)據(jù)上,虛擬外翻數(shù)據(jù)檢查都比虛擬內(nèi)窺鏡方法大幅降低了檢查時間(在模型中平均減少了65.0％,在CT數(shù)據(jù)中平均減少了72.1％)。同時基本保持了對息肉檢查的敏感性、特異性水平。虛擬外翻技術(shù)可以作為一種補充的非侵入式技術(shù)應(yīng)用于胃腸道息肉檢查。甚至和虛擬內(nèi)窺鏡