导读:本文包含了腹部医学图像论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:低剂量,多排电子计算机断层扫描,噪声抑制,扩散性滤波
腹部医学图像论文文献综述
钱民,邓杰航,乔国庆,李汝锐,欧陕兴[1]（2015）在《3D腹部多排电子计算机断层扫描医学图像的非线性扩散滤波分析》一文中研究指出目的:对3D腹部多排电子计算机断层扫描(multi-detector computerized tomography,MDCT)图像进行非线性扩散滤波分析,避免低剂量MDCT图像质量改善中3D非线性扩散滤波器需要通过主观经验设置扩散参数的缺点。方法:根据3D非线性扩散滤波器的滤波原理推导扩散参数与体素值变化的依赖关系,根据该依赖关系客观地设置扩散参数值,并将加权均值策略引入非线性扩散滤波当中以抑制点噪声。结果:根据该方法设置的非线性扩散滤波器能够有效地抑制低剂量MDCT图像的量子噪声,并且能够较好地保留小病灶、血管等感兴趣区域的边缘与细节信息。结论:扩散参数与体素值变化的依赖关系可以应用在3D扩散均值滤波器的参数设置当中,使该滤波器能够有效改善低剂量MDCT图像质量。(本文来源于《医疗卫生装备》期刊2015年06期）
王蓓蕾[2]（2013）在《快速腹部医学图像配准方法的应用研究》一文中研究指出医学图像配准是信息处理、计算机图像技术和现代医学等多学科交叉的研究课题,已经在临床诊断、治疗、术前规划等方面取得了广泛的应用。医学图像配准是指利用计算机数字图像技术,将时变的(如腹部CT图像的门脉期、静脉期等)或异源的(如MRI、CT、PET、SPECT等)的两幅或多幅图像进行匹配、迭加的过程。通常对待配准图像进行单次或多次空间变换,使其特征点与参照图像的对应特征点达到空间一致。在医学临床应用中,图像配准是图像分析、融合和叁维可视化等后续操作的基础。随着医学信息化的进步和诊疗技术的发展,临床医学对医学图像配准等计算机辅助医学方法提出了实时性要求,如何在保证配准精度的条件下实现实时医学图像配准则成为当前该领域研究的热点问题。然而,随着医学图像采集技术的不断发展,医学图像的图幅和精度越来越大,不能单纯的依赖更高性能的计算机来解决图像配准的性能问题,而应当从算法层面加以研究,因此传统的图像配准方法面临新的挑战。因为腹部医学图像有着组织器官柔软、易受呼吸影响而形变性强的特点,所以对其图像的可形变配准方法的研究有着重要的意义和应用价值。医学图像配准方法主要分为叁大类：基于互信息的图像配准方法、基于特征的图像配准方法和基于生物力学的配准方法,本文基于这叁类方法展开研究,对现有方法分别提出改进。首先,本文提出了一种基于多分辨率交替迭代(Multi-Resolution Alternative Iteration, MRAI)的快速叁维医学图像配准方法。该方法首先采用自由形变变换的两阶段配准算法得到中间结果,再利用交替迭代的配准算法进一步得到更精确的结果。该方法利用多分辨率分析减少配准算法求解最优值时的交替迭代次数。此外,为了进一步提高该方法的效率,运用了基于统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture, CUD A)的高性能计算方法,充分利用CUDA架构下GPU(Graphic Processing Unit, GPU)并行计算的优势,并结合图像多尺度、最大互信息等方法,实现了腹部叁维CT图像的快速配准。评估结果表明,该方法能够满足临床诊断中的要求,从而辅助医生准确、快速地识别和定位肝脏的病灶区域,提高临床诊断的准确性和效率。其次,本文提出一种面向空间的尺度不变特征转换(Scale-invariant Feature Transform, SIFT)的非刚性配准模型。模型定义一种具备反应图像全局信息能量的SIFT特征点描述符,以解决传统SIFT特征提取计算过程耗时过长的问题。本研究在得到SIFT特征点描述符的基础上,结合图像积分与图像区域划分,计算特征点的图像空间分布描述符,并将空间分布描述符与SIFT特征点描述符进行加权聚集,作为新的图像特征点描述符,最后再矫正匹配误差。本研究同样应用CUDA对SIFT特征提取方法进行加速,合理分配与利用CPU和GPU资源,重新设计和实现了SIFT特征提取算法的关键步骤。实验证明,本研究提出的模型和算法能够显着提高SIFT特征提取速度从而提高配准的速度。最后,本文提出一种基于生物力学模型的肝脏CT图像快速配准方法,并通过CUDA对计算过程加速。首先对原图像进行网格化处理,然后运用叁次归一化逆向距离变换得到图像中的显着边缘信息,最后通过一种新的能量函数来对配准的过程进行约束,并采用最小化能量函数的方式对图像进行配准。该能量函数中包含一种内部应变势能和两种分别基于互信息和基于特征的外部能量,在该能量函数的数值解计算过程中,采用有限元方法进行计算。并基于CUDA对水平集演化过程进行加速,提高数值解计算的运算效率和实时性,从而实现对肝脏CT图像的实时配准。本研究采用临床实际腹部CT图像数据,并在临床实验中对上述算法的实时性进行验证：基于MRAI腹部叁维医学CT图像配准方法,在保证配准结果精度的前提下,可以快速完成图像配准,在CUDA加速架构下与传统CPU架构下的叁维医学图像配准算法相比性能提高255倍；改进的SIFT特征提取方法大大提高了SIFT特征提取速度,其加速比随着SIFT特征点数目的增加而提高,最大加速比可达到19.54；基于CUDA加速的生物力学模型肝脏图像配准方法,能够更高效地对腹部CT图像进行配准,该算法与未使用CUDA加速的算法相比性能提高46.8倍。本文提出的实时腹部医学图像配准算法,能够为临床计算机辅助诊断提供实现腹部中肝脏和其他组织不同时期CT图像的可形变的快速配准,从而辅助放射科医生快速准确的识别和定位腹部尤其是肝脏部的病灶,提高外科手术医生的手术计划水平和手术期间导航的准确性。(本文来源于《东北大学》期刊2013-06-01）
方驰华,张普生,罗云峰,李克晓[3]（2010）在《腹部医学图像叁维可视化系统用于腹主动脉瘤诊治临床研究》一文中研究指出目的研究腹部医学图像叁维可视化系统在腹主动脉瘤诊断及治疗中的应用价值。方法 2008年1月至2010年1月南方医科大学珠江医院收集13例腹主动脉瘤病人64排螺旋CTA数据,利用DICOM Viewer进行重建前处理,导入自主开发的腹部医学图像叁维可视化系统进行图像分割及叁维重建,然后对13例病人腹主动脉瘤重建模型进行数字化分型、分级,测量各项参数,选择合适的手术方式,最后将重建模型导入Free Form Modeling System仿真手术平台进行腹主动脉瘤仿真人工血管置换及腔内隔绝手术研究,评估腹部医学图像叁维可视化系统的应用价值。结果 13例病人腹腔叁维模型形态逼真,立体感强,相互关系明晰;腹主动脉瘤分型、分级准确;仿真手术符合临床开放及腔内手术过程。结论腹部医学图像叁维可视化系统有利于腹主动脉瘤术前的评估及手术方式的选择;可视化仿真开放及腔内手术可让术者熟悉手术过程,缩短手术时间,提高手术者的操作技能;加强医患沟通。(本文来源于《中国实用外科杂志》期刊2010年12期）
苏仲和[4]（2010）在《腹部医学图像叁维可视化系统在胰腺肿瘤诊治中的应用研究》一文中研究指出研究背景：胰腺外科发展至今,许多方面的研究进展落后于腹部其他脏器疾病的研究。究其原因主要是胰腺的解剖特殊、供血复杂、生理功能重要。传统的实质脏器解剖学研究主要针对固定的尸体标本,由于没有进行灌注,管道塌陷,柔软的胰腺及脏腹膜本身的立体和空间构象改变,所获得的解剖信息与活体胰腺不符。在实际临床工作中,由于手术前未能明确血管的走形和肿瘤的可切除性而在术中盲目探查,导致手术复杂化、决策困难化、风险扩大化。现代影像学(螺旋CT、MRI等)的发展,将胰腺解剖研究和肿瘤研究推向了一个新的阶段。64层以上螺旋CT能够提供亚毫米级的影像信息,使得研究胰周血管的细小变异、大血管的精确形变和肿瘤的准确可切除性评估成为可能。目前临床常用的CT叁维重建技术主要是最大密度法(MIP)、容积再现法(VR)等,但在实际应用中仍有许多有经验的影像学工作者及胰腺外科医师出现错误的判断,对事实上可以根治切除的肿瘤消极对待。在国家“863”项目等基金支持下,本课题组已对胰腺及胰周血管的多层CT成像技术进行了成功改进,并采用自主研发的腹部医学图像叁维可视化系统(MI-3DVS)及虚拟手术仿真系统腹部脏器疾病的进行数字化叁维重建及仿真手术的探索性研究,并获得初步成果。现将该技术系统应用于胰腺供血动脉正常及变异分布的研究,获得一些有临床意义的个体化解剖信息；并用于胰腺、壶腹周围肿瘤的诊断和可切除性评估的研究,不仅改进了肿瘤疾病的诊断方式,还指导了数例被外院判定不可切除的肿瘤的根治性切除手术,具有显着的临床实用价值。一胰腺动脉叁维重建研究及其临床意义目的：1.探索研究一种对胰腺动脉的快速叁维重建办法；2.研究数字化胰腺动脉的正常和变异表现及在肝胆胰外科的临床意义；3.探讨个体化数字化胰腺动脉模型的在腹部外科的应用价值。方法：1.材料：(1)64排螺旋CT及其图像后处理工作站；(2)双筒高压注射器及造影剂；(3)高配置计算机；(4)DICOM查看器；(5)ACDSee图片转换软件；(6)腹部医学图像叁维可视化系统MI-3DVS(自行研制的医学图像处理软件)；(7)FreeForm Modeling System及其自带的PHANTOM设备。2.研究对象：63名无明显影响腹部血管走形疾病的志愿者,男性45人,女性18人,平均26岁。3.数据采集：行64排螺旋CT常规上腹部平扫和动脉期、胰腺期、静脉期增强扫描,将扫描数据上传至服务器存储。4.图像叁维重建：将数据导入个人计算机,利用DICOM查看器将原始数据的格式转化为JPG格式；利用ACDSee软件调整图片大小并转换为BMP格式；导入自主开发的腹部医学图像叁维可视化系统MI-3DVS进行程序分割重建,并输出为STL格式；将STL模型导入到FreeForm Modeling System进行平滑、去噪、配色等处理后组合显示。研究内容：观察腹腔血管、脏器模型的重建效果；找出胰周动脉系统的走行、变异并统计数量及出现率。其中肝动脉分型依据Michels'分型标准。结果：1.数字化胰周动脉显示效果统计：腹腔动脉重建模型清晰、逼真、立体感强；胰腺间接供血动脉腹腔干、肝总动脉、脾动脉、胃十二指肠动脉和肠系膜上动脉及相关动脉胃左动脉、胃网膜右动脉、肝固有动脉的显示率为100%；胰腺直接供血动脉胰背动脉显示71.4%(45例),胰十二指肠上前动脉显示81.0%(51例),胰横动脉显示30.2%(19例),胰十二指肠上后动脉显示68.3%(43例),胰大动脉显示58.7%(37例),胰十二指肠下前动脉显示25.4%(16例),胰尾动脉显示27.0%(17例),胰十二指肠下后动脉显示57.1%(36例)。2.胰周动脉正常及变异统计：在胰腺间接供血动脉中,肝动脉以Michels'标准归类为Ⅰ型65.1%(41例)、Ⅱ型3.2%(2例)、Ⅲ型1.6%(1例)、Ⅳ型3.2%(2例)、Ⅴ型12.7%(8例)、Ⅵ型3.2%(2例)、Ⅷ型1.6%(1例)、Ⅸ型6.3%(4例)、Ⅹ型1.6%(1例)、Michels'未含型1.6%(1例)、Ⅶ型未见；脾动脉存在1.6%(1例)变异发自肠系膜上动脉；胃十二指肠动脉存在1.6%(1例)变异发自肠系膜上动脉。在已显示的各支胰腺直接供血动脉中,胰十二指肠上前动脉存在2%(1例)发自肝总动脉,胰十二指肠上后动脉存在4.7%(2例)发自肝总动脉；胰十二指肠下前、下后动脉有50%(7例)自肠系膜上动脉或其分支分干发出,另50%(7例)共干为胰十二指肠下动脉自肠系膜上动脉或其分支如第一空肠动脉等发出；胰背动脉存在55.6%(25例)发自脾动脉,26.7%(12例)发自肠系膜上动脉,20%(9例)发自肝总动脉,2.2%(1例)发自腹腔干。结论：1.基于64排螺旋CT胰腺叁期动态增强扫描数据集,使用腹部医学图像叁维可视化系统MI-3DVS进行数字化叁维重建的胰腺动脉模型清晰、逼真、立体感强；2.肝动脉存在发自肠系膜上动脉的变异时,在胰腺手术中应引起重视,数字化个体化叁维重建可提供重要信息；3.胰头区和胰体尾区供血存在较多变异,在肝脏、胰腺外科操作中应引起重视,数字化个体化叁维重建可提供重要信息。二腹部医学图像叁维可视化系统在胰腺良性肿瘤诊断和可切除性评估的研究目的1.探索研究一种对胰腺良性肿瘤疾病的快速叁维重建办法；2.研究腹部医学图像叁维可视化系统对胰腺良性肿瘤诊断及可切除性评估的价值。方法：1.材料：同第一部分。研究对象：2008年10月至2010年2月间于我院行上腹部64-MSCT增强扫描检查的9例病理证实为胰腺良性肿瘤的图像数据。男性3例,女性6例,年龄14-56岁,平均36岁。胰头部实性-假乳头状瘤1例,胰体及胰尾部实性-假乳头状瘤4例,胰头部浆液性囊腺瘤(交界性)1例,胰体部浆液性囊腺瘤1例,胰尾部浆液性囊腺瘤1例,胰腺囊肿(导管上皮乳头状增生)1例。其中2例曾被1-4家省级叁级甲等医院判定为“不可切除的巨块型胰头癌”。2.数据采集及图像叁维重建同第一部分。3.肿瘤的诊断及可切除性评估：术前观察个体化叁维疾病模型并结合病史,由经验丰富的胰腺外科医师进行诊断；根据大血管、肿瘤、脏器的条件进行可切除性评估；4.实际手术内容对比：对所有评估可切除和可能切除的肿瘤由经验丰富的胰腺外科医师行手术探查及切除；标本送病理检查。结果与术前诊断、可切除性评估结果进行对照。结果：1.数字化个体化胰腺良性肿瘤显示效果肿瘤疾病叁维模型清晰、逼真、立体感强。胰腺、肿瘤、肝脏、胆囊、脾脏、肾脏、动脉、静脉、门静脉均显示良好。肿瘤形态、范围、与大血管毗邻关系清晰可辨。2.胰腺肿瘤可切除性评估及手术结果全部9例肿瘤(包括2例外院评估无法切除的病例)患者均评估为未侵犯大血管的可切除肿瘤；手术成功切除肿瘤；术中所见肿瘤部位、大体形态、与血管毗邻关系与术前叁维重建相符。结论：1.使用MI-3DVS进行数字化叁维重建的胰腺肿瘤疾病个体化模型清晰、逼真、立体感强,其解剖结构等可反映活人体腹腔内部情况,可用于解剖、临床教学,术前诊断,手术决策制定等,应用价值高；2.MI-3DVS叁维重建可精确直观反映胰腺良性肿瘤与肠系膜动静脉、下腔静脉、腹腔干、腹主动脉、肝动脉、脾动静脉、肾动静脉等大血管的远离、毗邻、压迫关系,在肿瘤可切除性评估中具有显着意义。叁腹部医学图像叁维可视化系统在胰腺和壶腹周围恶性肿瘤诊断及可切除性评估的应用研究目的1.探索研究一种对胰腺及壶腹周围恶性肿瘤的快速叁维重建办法；2.研究MI-3DVS在胰腺及壶腹周围恶性肿瘤诊断及可切除性评估中的价值；3.探讨一种新的基于MI-3DVS的评估胰腺及壶腹周围肿瘤可切除性的血管分型标准方法1.材料：同第一部分。2.研究对象：2008年11月至2010年4月间于我院行上腹部64-MSCT增强扫描检查的11例证实为胰腺或壶腹周围癌患者的图像数据资料。男性8例,女性3例,年龄31-83岁,平均62岁。所有11例患者中,1例曾于广州市某省级叁级甲等医院被诊断为肿瘤“不可切除”；3例行内镜下活检为良性病变；3.数据采集及图像叁维重建同第二部分。4.肿瘤的诊断及可切除性评估：术前依据个体化疾病叁维模型的血管表现将研究对象分型：Ⅰ型：肿瘤与大血管间存在间隙,管腔未受推移变形；Ⅱ型：原发肿瘤与大血管无间隙,血管腔形态光滑；Ⅲ型：原发肿瘤与大血管无间隙,血管腔形态粗糙呈虫蚀状；Ⅳ型：原发肿瘤完全包绕大血管或血管呈线状缩窄；V型：大血管中断或胰周小静脉明显扩张。5.实际手术内容对比：对所有评估可能切除的肿瘤由经验丰富的胰腺外科医师行手术探查及切除；标本送病理检查。结果与术前诊断、ERCP、可切除性评估结果进行对照。结果1.数字化个体化恶性肿瘤显示效果恶性肿瘤叁维模型清晰、逼真、立体感强。胰腺、肿瘤、扩张胆管、扩张胰管、肝脏、胆囊、脾脏、肾脏、动脉、静脉、门静脉系统均显示良好。肿瘤形态、范围、与大血管毗邻关系清晰可辨。各类大血管管腔形态粗糙或光滑均可清晰显示。2.胰腺及壶腹周围癌患者诊治结果根据术前3D重建及辅助诊断,对其中7例进行了手术探查及胰十二指肠切除术；1例于外院探查所见符合术中见肿瘤形态、部位、与血管毗邻关系、胆胰管扩张程度均与术前叁维重建相符。Ⅰ型为3例,Ⅱ型为3例,Ⅲ型为2例,Ⅳ型为1例,V型1例。对所有评估为可切除或可能切除的7例及评估为不可切除的1例进行了手术探查；另1例评估为不可切除者后于外院行剖腹探查。未手术者,1例叁维重建与前次手术所见相符,1例行腹腔动脉造影所见与叁维重建相符。1例曾于外院评估为肿瘤侵犯大血管不可切除,被成功切除；2例曾行ERCP失败者,均经3D重建成功显示胰管、胆管的形态、扩张程度、管腔受侵犯范围；3例术前行内镜活检为良性病变者,经手术证实为恶性肿瘤。全部病例无围手术期死亡。随访至今已切除的病例未发现原位复发,5例未发现肿瘤转移,1例于术中发现单发肝内转移结节,1例于术中发现远端淋巴结转移。余1例评估肿瘤无法切除,未治后并自动出院。结论1.MI-3DVS叁维重建可较为精确直观的反映胰腺及壶腹周围恶性肿瘤与肠系膜动静脉、下腔静脉、腹腔干、腹主动脉、肝动脉、脾动静脉、肾动静脉等大血管的远离、毗邻、压迫或侵犯关系,并准确再现肿瘤形态及生长范围,周围脏器受波及程度,在肿瘤可切除性评估中具有较高的应用价值；2.基于MI-3DVS叁维重建的血管分型标准在胰腺及壶腹周围恶性肿瘤可切除性评估中有实用价值；3.基于多层螺旋CT的MI-3DVS叁维重建可显示局部或全程扩张的胆管、胰管,与ERCP及内镜活检相比无创、无并发症、成本较低,在壶腹周围肿瘤诊断方面可作为有力补充甚至成为ERCP替代手段。四巨块型胰头肿瘤个体化可视化仿真手术的研究目的1.研究基于MI-3DVS叁维重建及仿真手术系统的巨块型胰头肿瘤个体化可视化仿真手术的仿真效果,并探讨其在胰腺外科的临床实用价值；方法1.材料：同第一部分。2.研究对象：巨块型胰头肿瘤患者：彭某ID1365131,男,37岁。因下肢浮肿2月,体检发现胰头部占位7.0×6.0cm入院；入院前在某市3家大型省级叁级甲等医院行MSCT及MRI检查,均诊断“胰头癌晚期”侵犯门静脉主干和下腔静脉,放弃手术。我院影像中心行64-MSCT检查及MIP叁维重建后诊断同上。胰腺肿瘤指标为正常值。术前临床诊断：胰头占位性质待查。数据采集及图像叁维重建同第二部分。3.仿真手术：依照常规胰十二指肠切除术过程,在FreeForm Modeling System及其自带的PHANToM力反馈设备平台上进行仿真手术；4.实际手术内容对比：由经验丰富的胰腺外科医师行手术探查及切除；手术过程进行拍照及录像存档。结果与术前叁维重建及仿真手术结果进行对照。结果1.数字化个体化胰头巨块肿瘤显示效果肿瘤疾病叁维模型清晰、逼真、立体感强。胰腺、肿瘤、肝脏、胆囊、脾脏、肾脏、动脉、静脉、门静脉均显示良好。2.个体化胰头巨块肿瘤仿真手术及实际手术对比在FreeForm Modeling System及其自带的PHANToM力反馈设备中,虚拟出了巨块胰头肿物手术环境；并利用二次开发的仿真手术刀、仿真手术针线、仿真手术钳、仿真血管阻断带等完成了巨块胰头肿瘤仿真胰十二指肠切除手术全部过程。实际手术过程顺利,仿真手术各步骤符合实际手术过程,切割、缝合动作较逼真,并具基本的力反馈感觉。结论1.基于MI-3DVS叁维重建及仿真手术系统的巨块型胰头肿瘤个体化可视化仿真手术的仿真效果较逼真,可为术前规划、手术预演、医患沟通、手术学习提供良好平台,具有较好的应用前景。(本文来源于《南方医科大学》期刊2010-04-10）
陈洁敏,鲍苏苏[5]（2010）在《基于VTK的腹部医学图像体绘制应用研究》一文中研究指出由于面绘制不能保留CT图像丰富的数据信息,无法良好地对于形状特征模糊的组织器官以及它们之间的层次关系进行叁维显示,因此需要结合体绘制来为医生提供有力的病变分析依据。本文利用VTK开发包所提供的体绘制方法来实现腹部CT图像的叁维重建,验证并比较了这几种方法各自的优缺点。实验结果表明,VTK用于CT图像的体绘制方法具有快速、效果好的特点,并可根据实际应用来选用不同的体绘制方法。(本文来源于《计算机工程与科学》期刊2010年02期）
方驰华,陈智翔,范应方,苏仲和,李克晓[6]（2010）在《腹部医学图像叁维可视化系统辅助肝胆管结石诊治决策的价值》一文中研究指出目的研究腹部医学图像叁维可视化系统在辅助肝胆管结石诊治决策中的价值。方法选取南方医科大学珠江医院2007-2009年收治的22例肝胆管结石病人的肝脏64排CT扫描数据,将数据导入腹部医学图像叁维可视化系统进行程序分割、叁维重建。根据叁维模型制定诊治策略,利用自主研发的虚拟手术器械仿真系统进行仿真手术并指导临床手术。结果22例病人中,I型4例,Ⅱ型2例,E型16例。多次胆道手术6例;局部胆管狭窄16例;伴肝硬化5例;伴萎缩-肥大综合征16例。叁维模型清晰显示结石的大小、数量、形态、空间位置;胆管狭窄的位置、程度、长度。对照此后进行的手术,重建模型与术中所见均符合,手术方式符合者19例(不符合3例均为急诊入院);非急诊手术病人术后行直接胆道造影显示无结石残留。结论腹部医学图像叁维可视化系统能更快速准确地诊断肝胆管结石,有助于治疗策略的选择,指导个体化手术方式。(本文来源于《中国实用外科杂志》期刊2010年01期）
陈洁敏[7]（2009）在《基于ITK与VTK的腹部医学图像面绘制应用研究》一文中研究指出随着计算机断层扫描技术、核磁共振成像技术的出现及临床应用,使得医学诊断和治疗技术取得了很大的进展,但是医生需要对所见到的二维图像通过大脑的想象还原出病体的叁维结构,缺乏直观性和准确性。因此本文利用ITK开发包实现医学图像分割,再利用VTK中面绘制算法进行叁维重建,从而为医生提供具有真实性的叁维医学图像,使医生可以从多角度、多层次进行病体观察和病因的分析,提高了医疗诊断的可靠性和准确性。(本文来源于《科技风》期刊2009年21期）
翟可[8]（2009）在《腹部医学图像配准方法的研究》一文中研究指出随着人民生活水平的不断提高,生活习惯也在不断发生改变。与此同时,一些疾病的发病率呈上升趋势,尤其是一些肝部疾病。多时期增强肝部CT扫描是当前肝部疾病诊断中的一种实践标准,其利用了在动脉和门脉时期输送到肝部的增强剂的时间差异。在增强的两个或叁个时期的CT扫描的过程中,根据对比剂到达肝部动脉、门脉和静脉的时间差异,在不同的时间点进行两次或者叁次图像获取。虽然多时期图像已经显着地改善了医疗诊断的过程,但由于病人在图像获取期间会有呼吸运动,因此肝部的位置和形状难以被准确的重现,这会增大多时期图像配准的难度,从而使其成为了一个临床研究的热点。本文从二维腹部多阶段增强CT图像的配准出发,研究了基于B样条自由形变变换的图像配准方法。自由形变变换(FFD,Free-Form Deformation)是一种对固体进行几何建模的方法,其核心思想是:形变操作不直接作用于物体,而是作用于物体所嵌入的变形空间;如果形变空间被改变了,则嵌入其中的物体自然随之改变。当时用在图像变换的时候,FFD引入一个覆盖在二维图像上的控制点网格,当调整控制点的位置时,物体形状也会发生变化,网格之外的点使用B样条插值得到。除此之外,本文还详细研究了适用于高维最优化搜索的拟牛顿方法,其中主要研究的是L-BFGS方法。L-BFGS方法通过迭代更新来估计拟海森矩阵,以提高搜索速度。为了提高配准的精度,本文通过研究和分析传统的两阶段配准过程,提出了交替迭代的配准过程,通过多阶段配准来将全局配准和自由形变变换配准更好的相互影响,在基于自由形变的配准后修正全局配准的参数,之后再继续进行自由形变配准。与此同时,本文使用了坐标映射矩阵来保留变换前后坐标的映射关系,避免保留大量的变换参数。这种方法既节省了空间,又极大的降低了由于反复插值导致的精度损失。在理论研究的基础上,本文在MATLAB下实现了腹部医学图像自动配准的算法,并对本文的配准方法进行了较为详细和可靠的评估。评估结果表明,本文提出的交替迭代配准过程能够完成腹部医学图像配准,而且明显的提高了配准算法的精度并有很好的鲁棒性。(本文来源于《东北大学》期刊2009-05-01）
李晓锋[9]（2009）在《腹部医学图像处理系统在肝移植外科中的应用研究》一文中研究指出研究背景:随着计算机科学和信息技术的发展,对于一个复杂的生命系统及其疾病的了解已经从定性的判断过渡到精确的量化,不再是仅凭经验和感觉,而是用数字化和可视化的方法,找出患者复杂生命系统中质的差异、变化及生命现象的变化规律,这就是医学的数字化过程。肝脏外科和肝移植(liver transplantation)的发展实际上是以肝脏实质脏器内部管道结构为基础。但传统的实质脏器解剖学研究主要针对固定的尸体标本,由于没有进行灌注,脏器内部管道塌陷,肝脏本身的立体和空间构象改变,所获得的管道数据与活体肝脏管道结构不符。现代影像学(螺旋CT、MRI等)的发展,将肝胆外科推向了一个新的阶段,肝癌外科治疗的观念发生转变,许多累及第一、二、叁肝门和门静脉、下腔静脉癌栓的巨块复杂性肝癌获得手术切除;右半肝,或扩大右半肝的活体肝移植获得成功。虽然如此,但肝脏等实质脏器管道结构的复杂性和变异性仍然是引起手术大出血和脏器移植术后管道并发症的关键问题。医学图像可视化和虚拟现实技术进行虚拟肝脏及其外科手术的研究为解决这些难题带来了希望。随着计算机技术、图像处理技术、医学物理学科与医学的交叉融合和迅速发展,外科诊断与治疗的手段正在发生着很大的变化。近年来出现的计算机辅助手术系统,虚拟外科手术系统等就是在信息科学迅速发展并应用于医学领域产生的成果。外科医生通过这些先进的技术手段在术前、术中、术后对手术进行辅助支持。使外科手术越来越安全、可靠、精确,创伤越来越小。利用计算机辅助肝脏及肝内管道结构的叁维重建并进行虚拟手术的研究十分活跃。Raptopouls V.行螺旋CT血管造影叁维重建,能同时完成显示门静脉、肝静脉全貌及其复杂的空间解剖结构关系,可直观评价门静脉、肝静脉的位置、管径、阻塞程度及其侧支循环情况。Wigmore SJ.则利用螺旋CT肝脏扫描图片进行叁维重建、虚拟肝脏切除、评估肝切除手术后肝衰的危险性,从而决定肝脏的切除范围。肝脏3D及其虚拟手术是利用CT,MRI等图像序列进行处理,构造出能显示肝脏各结构的叁维几何模型,将看不见的人体器官能以叁维形式“真实”地显示出来,即可视化。它的优点是在空间中具有准确的定位,可以立体地从不同角度观察各解剖结构、测量各种数据,促进肝脏临床解剖学的发展,同时虚拟肝脏的各种手术,并可以利用肝癌患者的肝脏及其肿瘤的影像(CT、MRI等)扫描数据进行图像融合和更新,从而使外科医师在计算机上反复进行手术规划,反复演练手术过程并优化手术方案,提高手术技能,提高手术的安全性,降低手术并发症。一正常人腹腔血管的数字化解剖目的:1.研究数字化腹腔动脉的特点及其在肝移植外科中的应用价值;2.研究数字化门静脉的特点及其在肝移植外科中的应用价值;3.研究数字化肝静脉的特点及其在肝移植外科中的应用价值。方法:1.材料:(1)64排螺旋CT及其图像后处理工作站;(2)双筒高压注射器及造影剂;(3)高配置计算机;(4)DICOM查看器;(5)ACDSee图片转换软件;(6)MIPS系统(自行研制的医学图像处理软件);(7)FreeForm ModelingSystem及其自带的PHANTOM设备。2.研究对象:200名“健康”体检者,男性116人,女性84人。腹部64排螺旋CT平扫加增强扫描提示腹腔脏器及管道系统无异常。3.数据采集:将研究对象行64排螺旋CT常规上腹部平扫和增强扫描,并在图像后处理工作站将扫描数据(包括平扫期、动脉期、门静脉期、肝静脉期)刻盘存储。4.数据转换:将刻录的数据导入个人计算机中,利用DICOM查看器将原始数据的格式转化为BMP格式,再利用ACDSee图片转换软件调整图片大小、顺序等。5.程序分割重建:将处理后的CT数据导入自主开发的医学图像处理软件(MIPS)进行程序分割重建,并保存为STL格式。6.去噪处理:将重建出的动脉、门静脉、腹腔静脉模型导入到FreeForm ModelingSystem软件中,对它们进行平滑、去噪等处理。7.观察和分型:对重建的腹腔血管进行旋转观察,找出研究对象腹腔血管的走行、变异等特点,并进行分型。肝动脉分型依据Hiatt1994年的分型;门静脉分型则按照Couinaud方法。结果:1.数字化腹腔动脉:重建的腹腔动脉模型清晰、逼真、立体感强,腹腔主要动脉及其分支走行均显示良好;按照Hiatt动脉分型,将200例肝动脉分类:Ⅰ型:正常解剖结构型,165例,占82.5%;Ⅱ型:替代或副肝左动脉起源于胃左动脉,12例,占6%;Ⅲ型:替代或副肝右动脉起源于肠系膜上动脉,17例,占8.5%;Ⅳ型:双替代型,肝左动脉起源于胃左动脉+肝右动脉起源于肠系膜上动脉,1例,占0.5%;Ⅴ型:肝总动脉起源于肠系膜上动脉,3例,占1.5%;Ⅵ型:肝总动脉起源于腹主动脉,1例,占0.5%。此外,尚发现1例特殊变异:胃十二指肠动脉与肝总动脉共同起源于腹腔干。2.数字化门静脉:门静脉模型清晰、逼真、立体感强。按照Couinaud门静脉0-2级分支的方法对200例门静脉模型划分为以下五种类型:正常型,门静脉主干在肝门处分为左支和右支,167例,占83.5%;Ⅰ型变异,门静脉主干在肝门处呈叁叉状直接分为左支、右前支和右后支,23例,占11.5%;Ⅱ型变异,门静脉主干先发出右后支,继续向右上行分为左支和右前支,6例,占3%;Ⅲ型变异,门静脉右支缺如,1例,占0.5%;Ⅳ型变异,门静脉左支水平段缺如,2例,占1%。此外,尚发现1例特殊变异。3.数字化肝静脉:肝静脉模型清晰、逼真、立体感强。根据肝左、中、右静脉汇入下腔静脉的不同,可发现如下四类肝静脉:(1)肝左、中静脉会合,共同汇入下腔静脉,肝右静脉单独汇入下腔静脉;(2)肝左、中、右静脉均单独汇入下腔静脉;(3)肝中静脉有两支,分别或共同汇入下腔静脉;(4)肝右静脉有两支,分别或共同汇入下腔静脉。结论:1.数字化腹腔动脉、门静脉、肝静脉清晰、逼真、立体感强,其解剖结构、走行等完全仿真人体腹腔内部情况;2.肝动脉、门静脉变异常见;3.数字化腹腔动脉、门静脉、肝静脉在肝移植外科具有较高的应用价值。二肝脏、肿瘤的数字化及其与血管的关系目的1.研究数字化肝脏的特点及在肝脏外科的应用价值;2.数字化肝脏及其血管后,研究门静脉、肝静脉、肝动脉在肝内的分布;3.数字化肝脏、肿瘤、血管数字化后,研究它们之间的关系并指导肝癌的诊断,手术方案的制定等的应用价值;4.研究数字化肝脏、腹腔血管、肿瘤在腹部外科、临床解剖教学中的应用价值。方法:1.材料:同第一部分。2.研究对象:“健康”体检者1,2:无腹腔疾病的志愿者;病例1:诊断为肝左外叶小肝癌的患者;病例2:诊断为左肝巨大肝癌的患者;病例3:诊断为肝门部胆管癌的患者;病例4:诊断为右肝巨大肝癌的患者;病例5:诊断为肝脏Ⅴ、Ⅵ段肝癌的患者;病例6:诊断为Ⅶ、Ⅷ肝癌的患者;病例7:诊断为弥漫性肝癌的患者。3.数据采集、数据转换、程序分割、重建、去噪均同第一部分。4.肝脏分段方法:将同一数据且重建好的门静脉与肝脏导入到FreeFormModeling System中,依据门静脉各级分支在肝内的走行,划分肝脏各段。为区分肝脏各段,分别涂以不同颜色。5.肝脏和肿瘤体积计算:在FreeForm Modeling System中,显示目标脏器,点击计算其体积,系统自动计算。结果:1.数字化肝脏:肝脏叁维模型清晰、逼真、立体感强;分别从肝脏脏面和膈面观察,各解剖标志十分清楚。根据Glisson系统的管道在肝内的分支,将肝脏划分为五叶八段(即Couinaud分段法)。2.门静脉、肝静脉、肝动脉在肝内各段的分布:透明化肝脏,可清晰显示门静脉在肝内各段的各级分支;透明化肝脏,门静脉、肝静脉、肝动脉在肝脏各段的各级分支显示良好,同时,可清晰、形象的显示叁组血管在肝内的关系。3.数字化肝、肿瘤、管道之间的关系:肝脏、肝癌、管道叁维重建后,可清晰显示它们之间的关系,如肿瘤在肝脏的位置,肿瘤有无侵犯肝内血管等。4.肝脏、肿瘤体积数字化:分别显示肝脏和肿瘤,利用FreeForm Modeling System计算体积功能,计算出它们各自的体积。结论:1.数字化肝脏后,肝脏脏面、膈面解剖结构清楚,完全符合真实解剖结构,肝脏内部可划分为五叶八段;2.数字化肝脏及其血管后,门静脉、肝静脉在肝内的走行、分布清晰,符合解剖结构;3.数字化肝脏、肿瘤、血管后,可清楚的了解它们之间的关系,对指导肝癌疾病的术前诊断、术前评估等提供了十分有意义的价值;4.肝脏及其肿瘤数字化对手术评估、术后恢复提供一定参考价值;5.数字化肝脏、腹腔血管、肝癌在腹部外科、临床解剖教学中具有很高的应用价值。叁肝移植可视化仿真手术的研究目的1.活体肝移植的可视化仿真手术研究;2.背驮式肝移植可视化仿真手术研究;3.原位肝移植可视化仿真手术研究;4.研究可视化仿真手术在肝移植术前演练、沟通医患关系、肝移植外科教学中的应用价值。方法1.材料:同第一部分。2.研究对象:活体肝移植:供体:“健康”体检者,CT提示肝、胆、胰、脾未发现异常;受体:CT提示:肝左外叶有一2×2cm的低密度影,未发现其它病灶。临床诊断:原发性肝癌。背驮式肝移植:供体:“健康”体检者,CT提示肝、胆、胰、脾未发现异常;背驮式肝移植受体:CT提示:肝左叶可见低密度影,未发现其它病灶。临床诊断:原发性肝癌。原位肝移植:供体:CT提示:肝、胆、胰、脾未见异常;原位肝移植受体:CT提示:肝右叶低密度肿物,病灶区肝内胆管扩张。临床诊断:肝右外侧段胆管细胞癌。3.数据采集、数据转换、程序分割、重建、去噪均同第一部分。4.仿真手术设计:活体肝移植主要包括供体肝左叶切取术、受体病肝切除术、活体供肝植入术;背驮式肝移植手术主要包括供体肝脏切取术、受体病肝切除术、供肝植入术;原位肝移植术主要包括供体肝脏切取术、受体病肝切除术、供肝植入术。结果1.活体肝移植:1.1 64排螺旋CT扫描结果:共收集供体四期(平扫期、动脉期、门静脉期、肝静脉期)扫描图层均为462张,受体四期扫描图层均为397张。供、受体各期扫描质量均较好。1.2叁维重建结果:程序分割的腹部叁维模型重建迅速,且重建后的腹部脏器及管道系统显示清晰,逼真,立体感强,较有效的模拟了腹部脏器及管道情况,并能任意旋转、放大、缩小、透明化。1.3仿真手术:在FreeForm Modeling System应用系统及其自带的PHANToM力反馈设备中,虚拟出了活体肝移植手术环境,并利用此设备中二次开发出的仿真电刀、仿真手术针及仿真组织钳等完成了活体肝移植可视化仿真手术全部过程。各步骤符合临床手术过程,其中手术刀切割,手术针缝合等手术步骤均有“力”反馈的感觉。2.背驮式肝移植:2.1 64排螺旋CT扫描结果:共收集供体四期(平扫期、动脉期、门静脉期、肝静脉期)扫描图层均为411张,受体四期扫描图层均为406张。供体各期扫描质量较好,受体门静脉左支造影剂充盈不佳,其余扫描质量较好。2.2叁维重建结果:重建后的腹部脏器及管道系统显示清晰、逼真,真实反映了研究对象腹腔内部情况,且能任意旋转、放大、缩小、透明化。2.3仿真手术:在FreeForm Modeling System及其自带的PHANToM力反馈设备中,虚拟出了背驮式肝移植手术环境,并利用此设备中二次开发出的仿真手术刀、仿真手术针及仿真手术钳等完成了背驮式肝移植可视化仿真手术全部过程,各步骤符合临床手术过程,并可通过手术刀切割,手术针缝合等手术操作,感受“力”反馈的感觉,真正体验手术的逼真性。3.原位肝移植3.1 64排螺旋CT扫描结果:共收集供体四期(平扫期、动脉期、门静脉期、肝静脉期)扫描图层均为503张,受体四期扫描图层均为461张。供体各期扫描质量佳,受体门静脉左支、肝动脉、肝静脉充盈不佳,其余扫描质量较好。3.2叁维重建结果:重建后的腹部脏器及管道系统显示清晰、逼真、立体感强,真实反映研究对象腹腔内部情况,并能任意旋转、放大、缩小、透明化。3.3仿真手术:在FreeForm Modeling System应用系统及其自带的PHANToM力反馈设备中,虚拟出了原位肝移植手术环境,并利用此设备中二次开发出的仿真手术刀、仿真手术针及仿真手术钳等完成了原位肝移植可视化仿真手术全部过程,各步骤符合临床手术过程,并可通过手术刀切割,手术针缝合等手术操作,感受“力”反馈的感觉。结论1.肝移植可视化仿真手术可指导临床医师术前规划、手术方案制定等,提供术前演练的机会;2.可视化仿真手术在肝移植手术教学、医患沟通方面具有较好的应用前景。(本文来源于《南方医科大学》期刊2009-04-30）
腹部医学图像论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
医学图像配准是信息处理、计算机图像技术和现代医学等多学科交叉的研究课题,已经在临床诊断、治疗、术前规划等方面取得了广泛的应用。医学图像配准是指利用计算机数字图像技术,将时变的(如腹部CT图像的门脉期、静脉期等)或异源的(如MRI、CT、PET、SPECT等)的两幅或多幅图像进行匹配、迭加的过程。通常对待配准图像进行单次或多次空间变换,使其特征点与参照图像的对应特征点达到空间一致。在医学临床应用中,图像配准是图像分析、融合和叁维可视化等后续操作的基础。随着医学信息化的进步和诊疗技术的发展,临床医学对医学图像配准等计算机辅助医学方法提出了实时性要求,如何在保证配准精度的条件下实现实时医学图像配准则成为当前该领域研究的热点问题。然而,随着医学图像采集技术的不断发展,医学图像的图幅和精度越来越大,不能单纯的依赖更高性能的计算机来解决图像配准的性能问题,而应当从算法层面加以研究,因此传统的图像配准方法面临新的挑战。因为腹部医学图像有着组织器官柔软、易受呼吸影响而形变性强的特点,所以对其图像的可形变配准方法的研究有着重要的意义和应用价值。医学图像配准方法主要分为叁大类：基于互信息的图像配准方法、基于特征的图像配准方法和基于生物力学的配准方法,本文基于这叁类方法展开研究,对现有方法分别提出改进。首先,本文提出了一种基于多分辨率交替迭代(Multi-Resolution Alternative Iteration, MRAI)的快速叁维医学图像配准方法。该方法首先采用自由形变变换的两阶段配准算法得到中间结果,再利用交替迭代的配准算法进一步得到更精确的结果。该方法利用多分辨率分析减少配准算法求解最优值时的交替迭代次数。此外,为了进一步提高该方法的效率,运用了基于统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture, CUD A)的高性能计算方法,充分利用CUDA架构下GPU(Graphic Processing Unit, GPU)并行计算的优势,并结合图像多尺度、最大互信息等方法,实现了腹部叁维CT图像的快速配准。评估结果表明,该方法能够满足临床诊断中的要求,从而辅助医生准确、快速地识别和定位肝脏的病灶区域,提高临床诊断的准确性和效率。其次,本文提出一种面向空间的尺度不变特征转换(Scale-invariant Feature Transform, SIFT)的非刚性配准模型。模型定义一种具备反应图像全局信息能量的SIFT特征点描述符,以解决传统SIFT特征提取计算过程耗时过长的问题。本研究在得到SIFT特征点描述符的基础上,结合图像积分与图像区域划分,计算特征点的图像空间分布描述符,并将空间分布描述符与SIFT特征点描述符进行加权聚集,作为新的图像特征点描述符,最后再矫正匹配误差。本研究同样应用CUDA对SIFT特征提取方法进行加速,合理分配与利用CPU和GPU资源,重新设计和实现了SIFT特征提取算法的关键步骤。实验证明,本研究提出的模型和算法能够显着提高SIFT特征提取速度从而提高配准的速度。最后,本文提出一种基于生物力学模型的肝脏CT图像快速配准方法,并通过CUDA对计算过程加速。首先对原图像进行网格化处理,然后运用叁次归一化逆向距离变换得到图像中的显着边缘信息,最后通过一种新的能量函数来对配准的过程进行约束,并采用最小化能量函数的方式对图像进行配准。该能量函数中包含一种内部应变势能和两种分别基于互信息和基于特征的外部能量,在该能量函数的数值解计算过程中,采用有限元方法进行计算。并基于CUDA对水平集演化过程进行加速,提高数值解计算的运算效率和实时性,从而实现对肝脏CT图像的实时配准。本研究采用临床实际腹部CT图像数据,并在临床实验中对上述算法的实时性进行验证：基于MRAI腹部叁维医学CT图像配准方法,在保证配准结果精度的前提下,可以快速完成图像配准,在CUDA加速架构下与传统CPU架构下的叁维医学图像配准算法相比性能提高255倍；改进的SIFT特征提取方法大大提高了SIFT特征提取速度,其加速比随着SIFT特征点数目的增加而提高,最大加速比可达到19.54；基于CUDA加速的生物力学模型肝脏图像配准方法,能够更高效地对腹部CT图像进行配准,该算法与未使用CUDA加速的算法相比性能提高46.8倍。本文提出的实时腹部医学图像配准算法,能够为临床计算机辅助诊断提供实现腹部中肝脏和其他组织不同时期CT图像的可形变的快速配准,从而辅助放射科医生快速准确的识别和定位腹部尤其是肝脏部的病灶,提高外科手术医生的手术计划水平和手术期间导航的准确性。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
腹部医学图像论文参考文献
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标签：低剂量; 多排电子计算机断层扫描; 噪声抑制; 扩散性滤波;