基于CT图像的胆囊三角三维分割系统研究与实现

来源 :东华大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:wll20071002313
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解剖学上将胆囊管、肝总管及肝脏脏面三者构成的三角形区域称为胆囊三角(又叫Calot三角)。胆囊三角是临床解剖上的主要标志在进行胆囊切除手术时要在该三角内寻找胆囊动脉并加以结扎切断,要辨认清楚而不可伤及较粗的肝右动脉,以免发生出血或结扎而引起右半肝缺血。胆囊动脉常发生变异,应特别予以注意。该三角区域是外科手术极易发生误伤的部位。因此,精确的分割出胆囊三角区周围的血管和组织结构对于医生进行外科手术以及放射治疗等有重要意义。随着图像处理和计算机软件和硬件的发展,图像分割正经历了从二维图像分割到三维序列图像分割,从人工分割到自动分割最后到自动分割与半自动分割并存,从CPU串行处理到GPU并行处理的发展过程。随着医学影像设备和三维图像分割和可视化技术的快速发展,计算机的医疗诊断正迅速成为现实。本文以三维CT序列图像为研究对象,探索了胆囊三角区的自动化分分割方法。胆囊三角区自动化分割的难点在于以下几个方面:一是胆囊三角区周围器官组织的灰度级差别不大,很难利用基于二灰度级的分割算法分割出来;二是胆囊三角区变异情况较多且周围血管也有较多变异,很难找到相对普遍的自动化分割方法;三是胆囊三角区周围组织器官较多,自动化方法无法精准的调整参数;四是基于三维解剖特性的分割方法较少,且解剖特性的提取相对比较复杂。针对现有的胆囊三角区分割方法的不足,本文提出了基于解剖特性和结构特性混合模型的胆囊三角区三维自动定位分割方法。该方法分为三个阶段:第一阶段首先利用肝脏是人体最大内脏的解剖特性,结合肝脏CT特征进行自动定位,然后采用改进的三维水平集方法进行肝脏的分割;第二阶段首先利用胆囊被肝脏包裹且成梨状的解剖特性,结合胆囊CT特征进行管状增强,然后利用基于多尺度理论的图像分割方法进行胆囊的分割;第三阶段首先利用管状特征对图像进行管状增强,然后利用两步三维标记方法进行胆囊三角区血管的分割。此外,本文利用VTK中集成的基于GPU硬件加速的Marching Cubes体绘制算法,对分割结果进行三维可视化。
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