醫(yī)學影像處理技術及其在小腸運動性研究中的應用.pdf

1、小腸運動性的定量評價可以揭示小腸運動機能的重要信息，在醫(yī)學研究和臨床應用方面意義重大?；贛RI(核磁共振成像)技術的小腸運動性定量評價通常需要人工檢測小腸片段的輪廓或小腸片段內腔直徑的變化規(guī)律來進行，是一件非常耗時和費力的任務，無法在臨床中大量應用。
　　 為了提高小腸運動性定量評價的效率，作者提出基于醫(yī)學影像處理技術的兩類小腸運動性的定量評價方法。第一類方法類似于人工方法的計算機處理，它采用醫(yī)學影像分割方法獲取特定小腸片段的

2、輪廓。這一類方法包括ILBFLS方法(Improved Local Binary Fitting model based LevelSet method)和OAFM方法(Orientation Adaptive Fast Marching method)。另一類方法是從一個較宏觀的角度，對小腸的某個指定區(qū)域做整體性的運動分析，這類方法稱之為DBAM方法(Difference Between Adjacent MRimages metho

3、d)。第一類方法適用于放射科醫(yī)生指定小腸片段的運動性分析，而第二類方法適用于小腸的指定區(qū)域的運動性分析。
　　 ILBFLS方法是對“基于傳統(tǒng)LBF(Local Binary Fitting)模型的LevelSet方法”的改進，基于傳統(tǒng)LBF模型的Level Set方法可以較準確的獲取目標物體的輪廓，但需要目標物體的初始化輪廓和較長的迭代時間。而在ILBFLS方法中，作者提出小腸片段輪廓自動初始化的方法和采用改進LBF模型的Le

4、vel Set方法。對于60幅圖像組成的一個小腸核磁共振圖像序列中感興趣小腸片段的輪廓分割的時間比較結果來看，放射科醫(yī)生手動分割一個序列需要180分鐘至200分鐘，而采用ILBFLS方法僅僅需要2分鐘，分割效率顯著提高。同時ILBFLS方法在醫(yī)學影像分割技術方面取得改進，對于相同的小腸核磁共振圖像序列，ILBFLS方法比基于傳統(tǒng)LBF模型的Level Set方法，迭代次數(shù)與迭代時間減少20％至26％。
　　 OAFM方法是對傳統(tǒng)

5、的Fast Marching方法的改進，F(xiàn)ast Marching方法是具有單一波動方向的Level Set方法。傳統(tǒng)的Fast Marching方法在圖像對比度較低的情況下，可能會出現(xiàn)邊界溢出的情況。在OAFM方法中，作者提出邊緣方向自適應的Fast Marching方法，并且加入輪廓演化停止條件，以減少邊界溢出的可能性。相對于ILBFLS方法，OAFM方法進一步提高了分割效率，對于需要放射科醫(yī)生手動分割用時180分鐘至200分鐘的6

6、0幅圖像組成的一個小腸核磁共振圖像序列，OAFM方法需要用時1分30秒至2分鐘。同時OAFM方法在醫(yī)學影像分割技術方面也取得改進，OAFM方法減少了輪廓分割時邊界溢出的問題，針對同樣的小腸核磁共振圖像序列，傳統(tǒng)的Fast Marching方法取得89.6％的分割準確率，而OAFM方法取得94.2％的分割準確率。
　　 針對傳統(tǒng)的對指定小腸片段運動性分析的局限性，作者提出了DBAM方法。DBAM方法采用小腸序列中相鄰核磁共振圖像中

7、感興趣區(qū)域的差異來進行小腸運動性的定量評價。作者討論了采用灰度差確定DBAM值和采用作者提出的負互信息確定DBAM值的方法和效果。通過與放射科醫(yī)生手動測量數(shù)據(jù)的比較，正規(guī)化灰度差確定的DBAM值的偏差在10％至15％之間，而負互信息確定的DBAM值偏差在3％至5％之間，負互信息確定的DBAM值在醫(yī)學測量的合理誤差范圍中，即小于5％。同時采用負互信息確定的DBAM值求得的小腸蠕動頻率也符合小腸的運動規(guī)律，證明了采用負互信息確定的DBAM值