论文部分内容阅读
在活体内,动态增强对比图像提供了一种无创的方法来分析各种与疾病初期、发展以及治疗相关联的功能变化,不失为一种有效的肿瘤防治辅助工具。乳腺动态增强磁共振成像(dynamic contrast enhanced-magnetic resonance imaging, DCE-MRI)因其高分辨率提高了病灶的显示清晰度,进而鉴别病灶形态学的细微表现,包括侵犯胸壁、肿瘤血管形态、疑似部位的淋巴结转移状况与信号强度。更重要的是,它能够提供传统MRI所不能够体现的乳腺病灶区域血流供给情况,以及注入示踪剂之后不同病灶部分的不同强化方式。由于它的这些特性,配合病变部位形态学上的诊断特点,为医生临床诊断提供了重要依据。本文主要研究变分水平集分割算法于乳腺DCE-MRI病灶提取上的应用,以及聚类等方法在结合房室模型测定药代动力学参数上的应用研究,具体工作如下：(1)乳腺DCE-MRI分割在研究变分水平集医学图像分割模型基础上,根据医学图像灰度不均匀、乳腺癌DCE-MRI成像及存在的多发病灶等特性,提出一种改进的变分水平集分割模型用以提取乳腺DCE-MRI感兴趣病灶区域。改进的水平集分割模型是在C-V模型基础上,引入新的图像模型和局部聚类准则来解决医学图像灰度不均匀的问题,并在加权的演化曲线长度项中加入尺度变换停止函数以提高分割速度与精度。实验表明改进的分割算法对乳腺DCE-MRI具有较准确的分割结果、分割时间较改进前有所提高,具有一定实用性。(2)乳腺DCE-MRI复杂肿瘤分析与临床应用分析并比较开源软件CAM-CM基本原理与临床诊断的优势,从理论上学习房室模型的药代动力学参数估计、时间序列聚类和凸分析方法的集成应用以及结果唯一性的验证。针对国内临床数据的实际情况,对国内医院临床DCE-MRI进行插值等有效预处理,完成开源软件CAM-CM在国内临床医学DCE-MRI的有效分析应用,进一步验证药代动力学参数在解决临床部分容积效应问题的有效性,获得有一定价值的临床应用效果。(3)乳腺DCE-MRI预处理系统在MATLAB开发环境下,利用其GUI搭建DCE-MRI复杂肿瘤分析处理原型系统,该系统整合了临床医学实验数据预处理、插值和感兴趣病灶区域提取等操作、结合开源CAM-CM的参数分析处理和临床结果的辅助诊断处理等功能,供国内医院医生临床辅助诊断使用。本文实验所用乳腺DCE-MRI数据由某省肿瘤医院、某市第六人民医院、某市肿瘤医院和某市瑞金医院提供。