CT圖像中基于三維活動(dòng)輪廓的肺結(jié)節(jié)分割.pdf

1、肺癌居所有癌癥死因的第一位，全世界每年有一百多萬(wàn)人死于肺癌。對(duì)肺癌的早期檢測(cè)和治療是提高癌癥病人存活率的重要方法。CT已經(jīng)被證明是檢測(cè)肺結(jié)節(jié)的有效醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，被廣泛用于肺癌檢測(cè)和診斷。研究基于肺部CT圖像的肺癌計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)與診斷系統(tǒng)(CAD)將有利于提高診斷準(zhǔn)確性和客觀性、減輕診斷工作量。在計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)和診斷肺結(jié)節(jié)CAD設(shè)計(jì)中，肺結(jié)節(jié)分割是一個(gè)至關(guān)重要并且有挑戰(zhàn)性的步驟。雖然有很多分割結(jié)節(jié)的方法已經(jīng)發(fā)表，但自動(dòng)分割CT圖像中的肺結(jié)

2、節(jié)仍然被認(rèn)為是一個(gè)非常有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，因?yàn)榻Y(jié)節(jié)在形狀、紋理、與正常組織連接形式等方面存在多樣性。本文對(duì)CT圖像中基于三維活動(dòng)輪廓的肺結(jié)節(jié)分割進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下： ⑴CT圖像中基于三維活動(dòng)輪廓的肺結(jié)節(jié)分割算法主要有三個(gè)步驟：數(shù)據(jù)預(yù)處理，三維活動(dòng)輪廓分割，重建肺結(jié)節(jié)。 ⑵分割在一個(gè)局部感興趣體積(VOI)內(nèi)進(jìn)行，采用三維活動(dòng)輪廓方法。三維活動(dòng)輪廓分割是對(duì)經(jīng)典活動(dòng)輪廓模型的擴(kuò)展，從VOI中心引出一組均勻分布的射線，每條射

3、線上有一個(gè)控制點(diǎn)，控制點(diǎn)可以沿射線方向移動(dòng)，用這些控制點(diǎn)來(lái)表示離散三維活動(dòng)輪廓。三維活動(dòng)輪廓具有連續(xù)能量，梯度能量和氣球能量，能量函數(shù)是所有控制點(diǎn)的能量和。通過(guò)最小化能量函數(shù)來(lái)確定最終的三維輪廓，即結(jié)節(jié)的離散表面。 ⑶活動(dòng)輪廓分割后，得到一個(gè)離散點(diǎn)云。為了獲得三維VOI圖像中的分割結(jié)果，可以通過(guò)一個(gè)三維重建方法確定結(jié)節(jié)的所有體素：假定每個(gè)體素點(diǎn)到VOI中心有一條虛擬射線，可以通過(guò)相鄰的實(shí)際存在射線來(lái)判斷該體素點(diǎn)是否屬于結(jié)節(jié)。

4、 ⑷為了數(shù)量化分割方法的性能，肺癌圖像數(shù)據(jù)庫(kù)大學(xué)聯(lián)盟(LIDC)提供的兩個(gè)數(shù)據(jù)集被用來(lái)評(píng)估分割方法的性能。在評(píng)估中，采用計(jì)算機(jī)分割得到的結(jié)節(jié)區(qū)域與放射科醫(yī)生提供的結(jié)節(jié)區(qū)域之間的重合率(Overlap)，錯(cuò)誤體積百分比作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。兩個(gè)數(shù)據(jù)集分別有23和86個(gè)CT掃描，分別有23個(gè)和73個(gè)直徑大于等于3mm的結(jié)節(jié)。經(jīng)過(guò)測(cè)試，第一個(gè)數(shù)據(jù)集的平均overlap值是69％，第二個(gè)數(shù)據(jù)集的平均overlap值是63％，兩個(gè)數(shù)據(jù)集的平均錯(cuò)誤體積