【摘 要】
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脑血管疾病是影响国民健康的重要原因之一,严重时可导致卒中等意外。由于脑卒中具有发病急的特点和较高的致死致残率,在急诊中如何提高脑血管疾病的诊断准确率、缩短诊断时间是临床上需要解决的一大问题。急诊中首选的成像方式是快速清晰且无创的计算机断层血管造影（Computed Tomography Angiography,CTA）。但CTA是三维影像,诊断时需来回查看其二维切片,这大大降低了医生的诊断效率。高
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脑血管疾病是影响国民健康的重要原因之一,严重时可导致卒中等意外。由于脑卒中具有发病急的特点和较高的致死致残率,在急诊中如何提高脑血管疾病的诊断准确率、缩短诊断时间是临床上需要解决的一大问题。急诊中首选的成像方式是快速清晰且无创的计算机断层血管造影（Computed Tomography Angiography,CTA）。但CTA是三维影像,诊断时需来回查看其二维切片,这大大降低了医生的诊断效率。高效且准确的计算机视觉算法为这一问题带来了解决方案:将计算机视觉算法与CTA结合作为临床上的辅助诊断工具,可大大提高医生的诊断效率和准确率。本文根据临床上的需求,设计了一套颅内动脉血管的分割系统。主要工作如下:（1）标注数据集。由于缺乏CTA脑血管分割的开源数据集,本文从临床上收集了77例头颈部CTA影像,使用计算机标注和人工修正相结合的方式标注出颅内的动脉血管,并计划将其公开。（2）设计一个较强的血管分割基准算法。本文在3D UNet的基础上增加了预处理、空洞空间金字塔池化、组归一化、后处理等有效的模块,在22例CTA影像的测试集上达到了83.51%的Dice系数,比3D UNet提高了6.38%,并使用可视化的方法分析了各个模块的作用。（3）提出多任务的网络和损失函数,优化血管分割结果的拓扑结构。使用多任务的网络同时进行血管分割和中心线提取,并提出基于中心线来约束血管拓扑结构的损失函数,实现了分割时对血管拓扑结构的优化。用传统分割评价标准和代数拓扑中的贝蒂数评价该算法在传统分割任务中的性能和保持血管拓扑结构的能力。（4）开发带有界面的工具软件。该软件内置本文设计的分割算法,提供了易操作的看图、算法预测、人工修正等功能,帮助在临床上提高诊断的准确率和效率。本文从数据收集和标注、算法设计和改进、软件和界面设计等方面搭建了完整的CTA脑动脉分割系统。该系统可帮助医生提高诊断的效率和准确率,具有一定的实用价值,也对未来脑血管疾病诊断平台的设计提供了一定的参考意义。
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