基于CT数据的鼻咽癌虚拟手术计划系统关键技术研究

• 作 者: 郑朝炜
• 出 处: 厦门大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 鼻咽癌 图像分割 三维重建

人体器官的建模与仿真是当前国际上生物医学工程领域研究的前沿课题,它涉及了医学,计算机科学,物理学,电子学等多个学科领域,是一项多学科交叉的研究课题。鼻咽作为人体中一个结构极为复杂且十分重要的器官,其建模仿真与手术计划系统的实现具有十分重大的临床意义。本文针对鼻咽癌虚拟手术计划系统中若干关键技术进行了系统深入地研究。首先,根据CT图像的特点,设计了一个较好的平滑滤波算法,滤除CT图像中高频部分对图像分割的干扰。接着详细研究了现有的图像分割算法对CT图像的分割效果,探索出一种针对具有复杂结构的鼻咽部CT图像进行分割的算法,该算法可以分割鼻咽部及其周围组织。在此基础上,建立鼻咽部组织解剖结构数据库。之后,对三维重建技术进行了研究,针对传统绘制算法速度慢和医学影像数据量大的特点,提出了一种改进的表面重建方法。最后,实现了一个用于鼻咽癌诊断和治疗的初步虚拟手术计划系统。本文的研究工作内容及创新主要包括以下几点:1.针对CT图像的特点,使用基于梯度信息的平滑滤波算法对图像进行滤波。之后,提出了一种基于动态阈值的Canny边缘检测算法,较好地实现了鼻咽部表面轮廓的分割。实验表明,相对于纯手工分割方法,此方法在效率上有大幅度的提高;而与全自动分割相比,其准确率更好,可靠性高。2.采用表面重建和体重建方法重建鼻咽部三维形态,比较两者的优劣。同时,针对传统绘制算法速度慢和医学影像数据量大的特点,提出一种改进的表面重建算法。实验表明,该算法简化了运算,提高了重建的效率。3.开发了用于鼻咽癌诊断和治疗的初步虚拟手术计划系统。实现了鼻咽部组织多彩色重建、透明度调整、立体空间旋转与定位以及放射剂量浓度梯度三维显示的初步功能模型。