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随着肝脏切除手术及肝脏活体移植手术需求的不断增长,肝脏自动分段越来越受到关注。肝脏内主要的几套供血系统走向确定了肝脏的分段,肝脏自动化分段主要依据于较为成功,受到较普遍认同的Couinaud分段标准。本文针对肝脏的自动化分段过程,研究了分段过程中各阶段的算法,最后设计实现了一个肝脏自动化分段系统。主要的研究进展如下:
(1)本文研究了不同图像分割算法的优缺点后,提出了针对肝脏及其血管系统的分割方法。结合肝脏和血管的CT图像数据特点,先对图像进行阈值过滤提取肝脏和血管的大致区域,再对图像进行中值滤波减少“椒盐噪声”,然后计算图像梯度,对图像梯度进行Sigmoid变换,使图像边缘CT值迅速趋于0,最后对图像进行区域增长分割和空洞填补,提取完整的肝脏或血管。
(2)在研究了基于体素和面数据的血管骨架化方法优缺点基础上,使用基于体素的细化方法,通过逐渐剔除体素点获取具有单一体素宽度的血管骨架,再提取有用的血管空间拓扑结构信息。最后本文讨论了基于血管骨架构建血管逻辑树的遍历算法和数据结构。
(3)研究了肝脏内门静脉和肝静脉的主要分支类型。提出了根据血管的分支数、血管分支半径、血管子分支数和分支夹角等特征确定血管所属分支类型的方法。最后本文研究了血管分支类型标定分支点,通过计算分支节点的最近邻域对肝脏进行分段的方法。
(4)设计并且实现了一个支持肝脏分段整个过程的简易系统。集成了序列图像读取、肝脏及其血管分割、面重建、血管骨架化、血管逻辑树分析构建和肝脏分段等功能。通过MVC架构保证系统的可维护性和扩展性。