簡介：超聲檢查以其無損傷、無痛苦、無輻射、實時、快捷、方便等特點在臨床診斷中占有舉足輕重的地位。在最近的十幾年里，有關超聲成像技術的研究在醫(yī)學成像領域至少占百分之二十五以上的份額。由于常規(guī)二維超聲有很多臨床應用局限性，醫(yī)生在診斷時只能把許多二維超聲圖像在頭腦中想象出三維的器官，如此會導致工作效率低下甚至誤診；且二維超聲圖像只從一個角度描繪器官，臨床醫(yī)生難以獲得最優(yōu)化的成像平面用于診斷。三維超聲技術的出現則解決了上述問題。醫(yī)學超聲圖像的三維重建和可視化技術（3DRECONSTRUCTIONVISUALIZATION）由二維超聲斷層圖像構建人體器官、軟組織和病變體等的三維模型并進行三維顯示，能夠給予醫(yī)務人員以直觀的感覺，從而提高醫(yī)療診斷和治療規(guī)劃的準確性與科學性。其中三維可視化技術主要有兩大類一類是面繪制，另一類是體繪制，其中面繪制技術也稱為表面重建技術。體繪制更能反應真實的人體器官或組織真實的生理解剖結構，但是由于體繪制算法運算量太大，即使利用高性能的計算機，仍然無法滿足實際應用中交互操作的需要，因此，面繪制仍是目前的主流算法。本課題特別針對自由臂掃描獲得的非平行超聲斷層圖像序列，實現了一種基于輪廓的、由原始斷層圖像序列直接重建目標對象表面的算法。基于輪廓的表面重建（SURFACERECONSTRUCTION）首先要進行分割、插值得到目標對象的全部輪廓點，然后再由已經得到的輪廓點進行面繪制而完成目標對象的表面重建。本課題主要是對分割與插值兩個關鍵問題進行了重點研究。研究內容主要為兩大部分一，進一步改進并應用TSNAKE模型提取部分斷層圖像中目標對象的輪廓點，由試驗結果可看出，該方法提供了正確的分割結果。二，改進并應用基于極大原盤引導的形狀插值方法，對已被分割的部分斷層圖像之間進行插值得到所有輪廓點；因為自由掃描得到的斷層圖像之間是非平行的，而該插值方法在插值過程中能有效的調節(jié)插值走向，保證了插值的準確性，同時在插值過程中采用了巧妙的計算方法，提高了處理速度。

簡介：骨肉瘤是最常見的原發(fā)惡性骨腫瘤之一，多發(fā)于兒童和青少年，惡性程度高，預后差。因此，早期診斷對骨肉瘤的治療及預后均有非常重要的意義。目前，CT、MRI影像設備只能輸出二維切片序列，這不利于醫(yī)生直觀地從多個角度對骨肉瘤組織特征進行觀察分析。為提高臨床輔助診斷和治療的準確性與科學性，本文研究了骨肉瘤醫(yī)學影像分析系統(tǒng)中的關鍵技術，針對存在的問題提出一些改進措施。主要工作包括1骨肉瘤圖像預處理。針對骨肉瘤圖像易受噪聲影響，提出了基于各向異性擴散的濾波方法。實驗表明，該方法能很好地去除噪聲，較好地保留圖像的邊緣特征。2骨肉瘤圖像分割。針對骨肉瘤圖像的復雜特征，提出了兩種改進的分割方法A基于快速行進法和窄帶法相結合的混合分割方法；B融合置信連接的相對模糊連接度交互式混合分割方法。實驗表明，本文提出的兩種方法，分割精度有明顯提高，且相似度較高，錯分率較低。3骨肉瘤圖像的三維可視化。研究了基于移動立方體的骨肉瘤圖像面繪制方法。為更真實地觀察組織，重點研究了基于GPU的光線投射體繪制算法，利用GPU的可編程性進行硬件加速以提高繪制速度與精度，同時提出基于劃線交互的傳遞函數設計方法以獲取真實感的三維模型。4三維交互測量。針對骨肉瘤臨床指標，運用三維空間直線測量技術，實現腫瘤邊緣與關節(jié)面的三維距離測量，并提出利用多邊形逼近法進行面積疊加求取腫瘤體積的方法。實驗表明，本文方法能較好地對各指標進行測量分析。5骨肉瘤醫(yī)學影像分析系統(tǒng)的開發(fā)。在VC2008環(huán)境下，利用MFC、ITK與VTK設計開發(fā)了本系統(tǒng)，主要有圖像預處理、圖像分割、三維可視化、三維交互測量及二維距離、面積測量等功能。本課題研發(fā)的系統(tǒng)界面友好、功能較完善，可方便醫(yī)生多方位、多角度觀察骨肉瘤組織特征，實現對骨肉瘤臨床指標的定量分析，為輔助臨床術前判斷骨肉瘤生物行為、調整化療方案及制定手術計劃提供依據。

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簡介：本課題結合蘇州市醫(yī)療器械與新醫(yī)藥科技專項“基于影像導航的無創(chuàng)放射外科手術機器人系統(tǒng)研究研發(fā)”。本課題針對放射治療影像導航中的配準問題將從CT圖像的三維重建以及二維三維配準技術方向展開研究希望得到二維圖像與三維模型的配準結果。本文的研究內容為兩部分第一部分以VC60和VTK為開發(fā)工具設計了一套三維重建軟件系統(tǒng)為術前規(guī)劃和術中配準提供技術支持實現測量、模型切割、片面簡化等功能；第二部分以光線跟蹤算法完成數字圖像重建以互信息為相似性測度獲得三維模型與X光圖像的位置變換關系實現X光圖像與三維模型間的配準工作。本文運用圖像預處理、數字影像重建、二維圖像配準等方法實現了二維三維的配準。最后根據開發(fā)的軟件系統(tǒng)搭建了由CT設備、X光機、工作站組成的實驗平臺完成了三維模型的建立和2D3D配準實驗。在配準實驗中本文對建立坐標系和優(yōu)化配準參數進行了討論并對實驗結果進行了分析與論證配準效果令人滿意。

簡介：醫(yī)學影像分割技術是醫(yī)學影像中的重要技術，醫(yī)學影像分割的效果直接決定著計算機輔助診斷系統(tǒng)的成敗。經過多年的研究，國內外學者已經提出了多種算法，但絕大多數算法都是針對某一具體問題的。本文主要研究基于水平集的醫(yī)學影像分割。水平集方法的出現，極大地推動了活動輪廓模型的發(fā)展。水平集方法和曲線演化模型相結合，克服了傳統(tǒng)SNAKE模型的很多缺陷，極大地拓展了活動輪廓模型的應用領域。本文首先對現有的醫(yī)學影像分割算法進行了比較全面的綜述。在介紹過幾何活動輪廓模型和水平集方法之后，討論了水平集方法的兩種快速算法，并總結出水平集方法的優(yōu)缺點。針對水平集方法計算量比較大這一缺點，本文提出了一種無需重新初始化的基于圖像邊緣信息的變分水平集圖像分割算法，從而完全消除了真正影響水平集計算量的重新初始化步驟，在加速輪廓線演化的同時提高了算法的魯棒性。針對水平集方法演化速度較慢的缺點，本文提出了一種基于稀疏場方法的水平集分割算法，該方法減少了每次迭代時更新的像素，增加了每次迭代中的時間步長，在加速演化過程的同時提高了演化計算的精度，適宜處理醫(yī)學影像這類數據量較大的圖像。最后，論文指出了進一步的研究方向。

簡介：醫(yī)學圖像的三維重建在手術規(guī)劃、仿真模擬、醫(yī)學診斷、解剖教學等方面都有重要應用。目前，國內外已有許多從事醫(yī)療儀器設備開發(fā)和制造的廠商，對三維醫(yī)學圖像重建軟件有著現實需要。本文重點研究了基于MITKMEDICALIMAGINGTOOLKIT的醫(yī)學影像三維重建技術，在MITK工具集和VC60的開發(fā)環(huán)境下，設計并開發(fā)了醫(yī)學影像三維重建平臺。該平臺可以讀入不同格式的二維系列切片圖像，進行三維重建和顯示，而且可以對重建的三維醫(yī)學影像進行長度和角度測量，提取任意方向的剖面圖，滿足了臨床應用的基本要求。論文的主要工作如下1介紹影像處理工具集MITK的總體框架設計，討論了基于MITK開發(fā)醫(yī)學圖像三維重建平臺的設計方案。2基于MITK實現了包括閾值分割算法、區(qū)域增長算法和交互式分割算法，并對這些醫(yī)學影像分割算法的性能進行了比較和分析。3基于MITK實現了三維目標的表面繪制和體繪制。其中，表面繪制利用經典的MARCHINGCUBES算法，體繪制利用RAYCASTING算法。

簡介：醫(yī)學圖像三維可視化技術可以使一系列二維圖像重建出三維圖像模型，為醫(yī)生提供真實感的三維醫(yī)學圖像，提高診斷的正確率。MARCHINGCUBES算法MC提出了一種檢測體元和提取等值面的方法，是使用比較廣泛的三維重建算法。本文首先分析了MC算法的原理，對于標準的MC算法，根據15種等值面連接模型，構造了256長度的查找表，新的查找表可以根據索引值得出體元內部三角面片的數量，以及各個三角面片頂點所在體元邊的位置，提高了查找的效率和正確性。針對MC算法的不足之處提出了幾點改進方法，主要分為三個部分預處理、等值面的計算、提高等值面的精度。1對醫(yī)學圖像進行平滑處理，降低噪聲對三維重建結果的影響。在二維數據預處理上，改進了基于高斯算法的各向異性去噪算法，提出了基于邊緣擴散的非線性去噪算法，在保留邊緣的同時，對圖像進行去噪處理，在對圖像邊緣部分去噪處理時算法只沿著圖像的邊緣方向，抑制非邊緣方向上的擴散，在非邊緣部分，采用一次高斯去噪平滑，降低算法多次平滑后導致圖像模糊的影響；對于三維數據的預處理，提出了基于邊緣的各向同性平滑算法，根據目標點鄰域333空間內均值平滑處理。由實驗效果可以看出，醫(yī)學圖像在較好去噪的同時有很好的邊緣保持效果，重建出來的三維圖像表面光滑、連續(xù)，減少了表面空洞的現象。2針對標準的MC算法等值面計算方法的不足，對閾值的選擇、插值算法做出了改進，用雙閾值取代單閾值，中點插值取代線性插值。雙閾值的算法給定一個灰度值范圍，讓重建出來的三維圖像表面更加光滑連續(xù)，并且能減少因為較大灰度值導致的錯誤重建；采用中點插值的方法計算頂點和法向量，相對于線性插值的算法，減少了算法的計算步驟，極大的提高了效率，由實驗得出，在不影響圖像視覺效果的前提下，算法的執(zhí)行時間減少了將近一半。3將MC算法提取出的等值面進行細化，讓它逼近體元內真實的等值面，提高算法的精度。在分析了已有改進算法的前提下，提出了基于PNT三角細分的MC算法，改變PNT三角細分算法的實現形式，在不考慮三角網格的拓撲結構的情況下，可以直接根據三角形的三個頂點坐標和對應法向量進行細分計算。將MC算法提取出來的等值面進行PNT細分，由實驗可以看出，重建圖像具有更加真實的三維效果，便于醫(yī)生精確的定位病理部位。提高醫(yī)學圖像三維重建的質量和效率，不僅在理論的研究上，而且在實際臨床醫(yī)學都有著重大的意義和應用價值。

簡介：基于醫(yī)學圖像的診斷已被廣泛地應用于醫(yī)療診斷因此準確的圖像處理技術起著重要的作用。本文就圖像處理中很重要的基礎環(huán)節(jié)圖像分割做了研究使用邊緣檢測、閾值分割方法分割了灰度圖像。在彩色圖像分割的研究中實現了HSV聚類方法、分水嶺方法分割彩色圖像創(chuàng)新地引入權重概念改進了分割方法。圖像分割的大部分技術是針對灰度圖像的。本文采用了邊緣檢測和閾值分割兩種方法對灰度醫(yī)學圖像進行分割。介紹了邊緣檢測算子中的了SOBEL算子和拉普拉斯算子并利用人體切片圖像進行實驗。針對灰度圖像分割本文實現了閾值分割中的類間方差閾值分割、最大熵閾值分割、迭代閾值分割方法并針對算法中存在的一些誤判區(qū)域結合中值濾波和形態(tài)學腐蝕操作進行了改進得到了較好的分割效果。隨著技術的成熟彩色圖像的分割被提上日程。與灰度圖像相比彩色圖像所能提供的信息更加豐富實現分割的難度也相對較大。文章彩色分割章節(jié)首先介紹了四種常用的彩色空間實現了彩色人體切片圖像在四個空間上的轉化。然后介紹了RGB空間中的彩色分割利用灰度圖像的閾值分割結果進行間接分割在RGB空間上直接分割。又介紹HSV空間聚類方法理論基礎以及算法流程實現算法并使用彩色醫(yī)學圖像進行實驗。針對醫(yī)學圖像的復雜性文章進一步研究了分水嶺分割方法并實現該方法對彩色人體切片圖像的分割。針對分水嶺方法產生的過度分割問題創(chuàng)新地引入權重概念分別結合閾值分割方法和HSV顏色空間聚類算法對其進行了改進分割得到了更加精確的目標區(qū)域。

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簡介：解決我院圖像存儲與傳輸系統(tǒng)PICTUREARCHIVINGCOMMUNICATIONSYSTEM，PACS大規(guī)模運用、大流量數據傳輸的網絡要求，以及隨之出現的負載均衡，潛在網絡風暴的問題。探討在組建PACS過程中的總體設計及怎樣進行具體每一步的實施方案。通過組建及應用大型PACS系統(tǒng)，揭示PACS對醫(yī)院工作方法、管理及服務等諸方面的貢獻。網絡主交換機采用英特爾INTEL480T1000M交換機，各大樓間采用1000M光纖接入，100M光纖連接到每個信息點；原有網絡保持物理獨立，采用新型的第三或第四層交換設備，減輕該路網絡的流量負擔，解決負載均衡；每個具有醫(yī)學數字成像及通訊DIGITALIMAGINGCOMMUNICATIONINMEDICINE，DICOM標準的設備均鋪設超五類屏蔽雙絞線；增設INTELSTRUCTURE1520CACHEAPPLIANCE緩存器解決網絡風暴。把具有醫(yī)學數字成像及通訊DICOM標準接口或非DICOM標準接口的影像設備進行聯網，制定資源共享、系統(tǒng)存儲的解決方案，建立典型的醫(yī)院放射科PACS系統(tǒng)，連接目前醫(yī)院現有的設備，服務器采用WINDOWSNTSQLSERVER70組成，解決管理及存儲問題，工作站基于瀏覽WEB方式訪問，擴大客戶端的使用權限1ICENSE，數量為100個，磁盤陣列RAID5在線存儲3個月，線性磁帶庫DLT為離線海量存儲；擴展全院并解決放射學信息系統(tǒng)RADIOLOGYINFMATIONSYSTEMS，RIS、PACS的數據共享連接；建立地區(qū)影像數據交換中心。運用統(tǒng)計方法對醫(yī)院診斷與非診斷性勞動比值、科研數據可查詢百分比、膠片查詢、單位服務成本、病人等待時間等方面的分析，比較建立及應用PACS前后之間的諸多參數及因素。運用統(tǒng)計方法對醫(yī)院診斷與非診斷性勞動比值、科研數據可查詢率％、膠片查詢、單位服務成本、病人等待時間等方面的分析，比較建立及應用PACS前后之間的諸多參數及因素。通過本設計建立了一套科學完善的院內網絡體系，適應和滿足了目前PACS的高需求。并為將來向1000M應用升級提供了良好的應用條件，為院內實現圖像、信息、病人資料等方面的共享與傳輸提供了保障，為醫(yī)院科學化、規(guī)范化管理奠定了基礎。建立了典型的醫(yī)院放射科PACS系統(tǒng)，連接了目前醫(yī)院現有的設備，實現了放射科初步的無膠片化方式；將PACS擴展到了全院的臨床科室、手術室、急診室等，以及實現了和已有醫(yī)院信息系統(tǒng)HOSPITALINFMATIONSYSTEMS，HIS、已有的其他醫(yī)院網絡聯網，建立起了影像數據中心；實現了和本地區(qū)其他醫(yī)院及其他地區(qū)的影像數據中心的聯網，使用起來較為得心應手，方便了醫(yī)生，提高了工作效率。組建PACS后，急診影像檢查時間平均減少64％、數據信息保存比例超過90％、出報告時間縮短、膠片用量節(jié)省33％、圖像檢索的效率提高95％、以及其他諸多方面都不同程度地有所改善和提高。組建PACS后，急診影像檢查時間平均減少64％、數據信息保存比例超過90％、出報告時間縮短、膠片用量節(jié)省33％、圖像檢索的時間效率提高95％，以及其他諸多方面都有不同程度的改善和提高。建立PACS影像系統(tǒng)必先考慮良好的發(fā)展規(guī)劃，硬件設施是PACS及所有醫(yī)院信息管理的基礎平臺，因此應從多方位全面考慮網絡狀況和將來發(fā)展，搭建好良好的硬件平臺是必要條件，而且可以利用線路共享性為其他的網絡信息管理系統(tǒng)提供服務及數據共享。實踐證明，本方案所述PACS的總體設計與分步實施方案是可行的、成功的。組建一個真正符合醫(yī)院具體實際情況的PACS系統(tǒng)非常重要，因為它將對醫(yī)院的工作方法、管理等方面起到積極的推動作用，加快和促進醫(yī)院向更快、更高的方向發(fā)展。組建1個真正符合醫(yī)院具體實際情況的PACS系統(tǒng)非常重要，因為它將對醫(yī)院的工作方法、管理等方面起到積極的推動作用，加快和促進醫(yī)院向更快、更高的數字化方向發(fā)展。

簡介：醫(yī)學影像配準技術是將不同模態(tài)的影像、同一模態(tài)不同時刻成像的影像信息進行幾何變換建立兩組影像在空間位置上的一一對應關系這樣影像中所包含的解剖點就相互對應起來有利于不同影像之間有用信息的互補提高影像在臨床診斷和治療上的輔助作用是生物醫(yī)學工程領域的重要基礎性研究課題。由于醫(yī)學影像存在復雜形變和噪聲影像之間除了剛體配準還存在非剛性配準。同剛性配準相比非剛性配準還不成熟沒有很好的方法能夠在模擬復雜形變、配準精度、配準效率和自動化程度上達到理想要求。針對以上問題本文主要研究工作如下本文首先概述了醫(yī)學影像配準的概念和步驟分析了當前醫(yī)學影像非剛體配準方法的特點總結了非剛體配準亟待解決的問題研究了基于粘滯流體模型的非剛體配準經典方法深入理解了如何運用流體力學觀點解決醫(yī)學影像配準問題及實際的物理意義該研究奠定了全文創(chuàng)新性研究工作的技術基礎。仿真實驗發(fā)現基于粘滯流體模型的非剛體配準方法在求解粘滯流體偏微分方程組時采用直接離散結合同步超松弛法具有計算復雜度高的缺點配準耗時長算法實用性差。本文利用流體粒子運動可以模擬任意自由復雜形變的特性和LBMLATTICEBOLTZMANMMETHOD模型可以進行大規(guī)模并行處理的特點將醫(yī)學影像配準問題轉化為粘滯流體力學物理問題提出了一種基于LBM模型的非剛體醫(yī)學影像流體配準新方法配準過程是把浮動影像當成粘滯流體把像素點作為流體粒子通過兩幅影像灰度差產生的外力驅動擬合待配準影像；通過LBM方程模擬像素點在外力作用下的流動使影像產生位移場、發(fā)生形變；利用改進過的雅克比行列式判斷醫(yī)學影像拓撲結構使得影像拓撲結構在配準過程中得到了更好的保形；待兩幅影像接近一致時外力消失、流體流動停止影像達到配準。文中完整建立并推導了含外力項粘性可壓縮LBM方程并對邊界條件、初始條件和速度模值進行了定義。實驗結果表明與同類方法相比本方法配準效率得到了提升非常適合大形變配準場合。另外對于遭受一定噪聲污染的醫(yī)學影像本方法仍能精確配準與同類方法相比魯棒性較強。論文最后對本文研究內容進行了總結提出了下一步研究的方向。

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簡介：圖像分割是醫(yī)學圖像處理中的重要研究內容之一，指從醫(yī)學圖像中準確提取目標物體。它是三維重建的基礎，也是醫(yī)學圖像處理系統(tǒng)在臨床上得以實踐的基礎。實現快速、精確的分割，可以滿足手術計劃的要求，確保臨床應用的精確性，指導臨床醫(yī)師的后續(xù)工作。本文首先對醫(yī)學影像分割的基礎知識進行概述，包括醫(yī)學影像分割算法的研究意義、研究現狀、分割評價等其次基于小波分解和MARKOV場對CTMRI圖像分割中邊緣輪廓信息提取問題進行研究，以克服輪廓邊緣定位不準和非平穩(wěn)性的缺點。然后，利用穩(wěn)健統(tǒng)計理論來研究圖像特征表示，以克服圖像中噪聲的不穩(wěn)定性，并利用水平集的稀疏場方法研究圖像輪廓的演變。本文主要進行的研究如下1提出一種基于小波分解和MARKOV隨機場的CTMRI醫(yī)學影像分割算法。該算法利用小波金字塔分解得到的多尺度分布較好的提取出圖像的邊緣輪廓信息，通過分層MARKOV建模，并借助最大后驗概率準則克服了其邊緣定位不準及非平穩(wěn)性困難的缺點。實驗結果表明，該算法有效地提高了圖像分割的質量。2提出一個基于穩(wěn)健統(tǒng)計的分割方法，利用水平集的稀疏場方法對初始化的水平集進行輪廓演化。通過用戶來提供標記的種子點，用穩(wěn)健統(tǒng)計量來描述對象的特征，充分利用種子周圍的圖像信息，更適用于紋理和噪聲圖像，分割的邊界更光滑輪廓演變過程用基于稀疏場的方法，快速準確的進行曲線演化一直到達理想邊界，從MRI和CT圖像中提取出待分割目標。實驗結果表明，該算法對MRI和CT圖像中器官和腫瘤的分割都有較好的結果。