血管疾病辅助诊断系统关键技术的研究-综合医学论文

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1、血管疾病辅助诊断系统关键技术的研究■综合医学论文血管疾病辅助诊断系统关键技术的研究田军石永芳（新疆医科大学医学工程技术学院，新疆乌鲁木齐830011）【摘要】血管疾病辅助诊断系统对提高医生血管疾病诊断的敏感性和特异性都有积极意义,血管疾病辅助诊断系统关键技术的研究是构建具有临床价值的血管疾病辅助诊断系统重要基础。本文针对系统构建的四个关键技术进行了分析，主要包括从三维血管的表示技术、血管分离技术、三维模型重建技术和三维血管模型的可视化技术。最后给出了研究的下阶段的工作方向。关键词血管疾病；辅助诊断；血管分离；三维重建0引言血管疾病,特别是心脑

2、血管疾病是导致人类死亡的主要疾病之一”对血管疾病及时准确的诊断一直是医学界研究的热点问题之一。传统的血管疾病诊断中，对医生的医术水平要求很高,人为因素影响很大，并易给患者带来二次创伤。因此，基于智能化处理技术和虚拟现实技术构建的血管疾病辅助诊断系统显示岀巨大的潜在应用价值。该系统能清晰显示血管精细的结构，并用三维图形方法显示数据集中各结构的空间构形，使医生可以对研究部分进行仔细观察分析；同时能灵活的在三维空间改变观察结构的位置，从而获取更加具体的形态结构特征和度量数据。此外，运用对画面的透明度和画面迭加性的调控，不仅可以清晰显示血管病变而且能

3、显示病灶与周围组织的关系”医生可以从任何角度更直接、更清晰的观察具有立体感的三维血管，如同直接观察真正的血管一样，从而确诊率也更高。血管疾病辅助诊断系统关键技术包括三维血管模型表示技术、血管分离、三维模型重建技术、三维血管模型可视化技术等,本文从以下四个方面展开。1关键技术1丄三维血管的表示技术血管分叉拓扑模型的建立在血管的三维重建中起着至关重要的作用。人体血管系统从总体来说是呈网状，但针对具体部位的血管空间结构却表现为树状，基于此,本文采用树形模型描述血管的逻辑结构,以便利用树的各种操作及后续的各种处理，如三维显示，裁剪等。树的存储表示主要

4、有双亲表示法、孩子表示法、孩子■兄弟表示法等，这里采用孩子-兄弟表示法作为存储结构［1］”其基本存储表示包括一个结点和两个指针域，结点里存储为该点的空间信息和像素值，左指针域包含一个指针，该指针指向最左孩子结点,右指针域也包含一个指针，该指针指向右邻兄弟结点，而这两个结点都是血管图像中该点邻域内的目标像素。使用这种存储结构可利用二叉树的算法来实现对树的操作。1.2血管分离技术血管图像的分割是血管三维重构重要基础”也是构建血管疾病辅助诊断系统的技术难题之一。目前血管分割算法主要可分为两大类：一类是基于血管边缘的分割算法，这主要适应血管与背景差异

5、较大的情况；另一类是基于区域的血管分割算法，它主要应用于血管弱边缘的分割。由于血管灰度与周围组织有较大的区别，本文可采用基于形态学的血管边缘检测来提取血管。该算法的具体思想［2］是：利用多尺度Hessian矩阵现有的医学影像图像中的血管进行增强，进行二值化处理，平滑轮廓去除毛刺和孤立点，然后运用经典的Canny算子进行血管边缘的检测z在边缘检测的基础上对血管加以分离。Canny算子求边缘点具体算法步骤如下：(1)运用高斯滤波器对初始图像作平滑处理。(2)利用_阶偏导有限差分对梯度幅值和梯度方向进行计算。(3)通过控制梯度幅值来调节非极大值。(

6、4)利用双阈值算法来检测血管的边缘。(5)最后对检测出的不连续血管边缘进行连接处理。关键代码:intmain(intargczcharargv){Ipllmagesrc二NULL;Ipllmagedst=NULL;src=cvLoadImage(argv[l],0);dst=cvCreateImage(cvGetSize(src)zIPL_DEPTH_8UZ1);cvCanny(src,dstz50,150,3);〃边缘检测cvNamedWindow("src"z1);cvNamedWindow("canny",1);cvShowImage(

7、"src"zsrc);cvShowImage("canny"zdst);cvWaitKey(O);cvReleaseImage(src);cvReleaseImage(dst);cvDestroyAIIWindowsO;return0;1.3三维模型重建技术三维重建的模型有许多,如三角片模型、散模型、Levelset模型、广义柱面表示血管的模型等。但这些模型既不直观，操作也不方便。本文提出基于球B样条的三维脑血管重构［3］模型z该模型的中心思想是:以B样条曲线/曲面的控制顶点为中心，向外进行扩展,形成一个以该点为中心的球体。球B样条曲线类似一

8、种管状物，该曲线具有包含数据少,可进行精度任意地逼近，对不同尺度曲线离散化处理后，得到二维流行面片，而且球B样条曲线还有容易操作、变形等特点。与其他常用模型重建方法