肺部气道树骨架的自动提取、标记和结构分析

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1、ｉ－＊■Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ４？與乐嗦＾Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｖ３＇￣４硕±学位论文＇ＴＨＥＳＩＳＦＯ民ＭＡＳＴＥ民ＳＤＥＧ艮Ｅ巨，ｒ＃论文题目肺部气道树骨架的自动提取、标记和结构分析－—作者赵劲超学院中荷生物匯学与信息工程学院［业生物度学工程Ｉ专指导教师齐守良副教授杨金柱讲师备注二０—五年六月日ＶＩ；Ｉ－－、－．分类号密级ＵＤＣ学位论文肺部气道树骨架的自动提取、标记和结构分析作者姓名：赵劲超指导教师：齐守良副教授东北大学中荷生物医

2、学与信息工程学院杨金柱讲师东软飞利浦医疗设备系统有限责任公司：申请学位级别：硕上学科类别Ｊ：程学科专业名称：生物隆学工程论义提交Ｒ期：２０１５年６月论文答辩日期：２０１５年６月学位授予日期；２０１５年７月答辩委员会主席：张耀楠、评阅人：钱唯侯阳东北大学２０１５年６月ＡＴｈｅｓｉｓｉｎＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ乂ｕｔｏｍａ村ｃｓｋｅｌｅｔｏｎｉｚａ村ｏｎｌａｂｅｌｉ打ａｎｄ，ｇｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｎａｌｓｉｓｏｆｌｕｎａｉｒｗａｔｒｅｅｙｇｙＢｙＺｈａｏＪｉｎｃｈａｏＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ

3、：ＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆｅｓｓｏｒｉＳｈｏｕｌｉａｎＱｇＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪｕｎｅ２０１５独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加Ｗ标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：心．／＿ｒ＾学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留

4、并向国家有关部口或机构送交论文的。复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅本人同意东北大学可レッ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年—年□一年半□两年□．－记：；式节：ｒ勺学位论文作者签名；导师签名签字日期签字日期：＞７／王．户２／十东北大学硕去学位论文摘要肺部气道树骨架的自动提取、标记和结构分析摘要人体肺部气道树主要包括气管、主支气管及叶、段各级支气管（约２３级分支），是呼吸系统的重要组成部分，其结构和功能的改变是呼吸系统疾病的重要原因和表现。一－ｍＭＤＣＴ（

5、ＭｕｌｔｉｄｅｈｃｔｏｒｃｏｕｔｅｄｔｏｍｏｒａｈＭＤＣＴ）是ｐｇｐｙ，种重要的、非创伤性气道疾病一评价手段，。利用ＭＤＣＴ次屏气即可获得全肺连续和（或）重叠的、近似各向同性的０７５－１．ＭＤＣＴ高分辨率薄层（．５ｍｍ）结构图像，。然而获取的海量数据对科学诊断和研究提出了巨大的挑战，需要利用先进影像处理科学实现气道自动提取和结构分析。一本文的目的是提出种适用于肺部气道树结构分析的方法，实现肺部气道树骨架的自动提取、标记和定量化分析。本文使用自己建立的两个模型和２６组ＣＴ影像数据（均来自于中国医科大学附属盛京医院）进行算法验证，，。首先利用建立的模型对拓化

6、细化算法进行了验证并提出了分组连通性检验的改进方法。然后，将改进后的细化算法应用于从ＣＴ图像中分割提出的气道树模型，，利用拓扑细化方法提取肺部气管。具体地在对图像经过形态学处理后骨架，对肺部气管影像中的体素点进行简单点判断，利用欧拉示性数和连通性两个条件，，提取骨架的分叉将简单点删除，得到肺部气道树的骨架。在肺部气道树骨架的基础上点和叶子节点，对不同级数的支气管使用不同颜色进行连线，得到肺部气道树的树状结构，。最后在树状结构的基础上进行支气管长度和分叉角度的测量。改进后的拓扑细他算法对建立的两个模型可Ｗ得到完成正确的细化结果。另外，本文对２６组数据进行了实验

7、分析，，成功提取所有数据的肺部气道树骨架并且成功生成了２２组骨架的树状结构，其中树状结构中没有错误分叉的骨架有１４组。本文提取的肺部气道树树状结构的级数最高可达到１５级，气道树的叶子节点最多有５２个。最后，本文对所有数据中主支气管进行的量化分析发现，左主支气管的长度平均值为７６．４３ｍｍ，右主支气管长度平均值为３７．０６ｍｍ，左右主支气管之间夹角的平均值为１０９．７６度。所一致得左右主气管长度和