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适用于三维微血管成像的定量分析方法研究

周密  
【摘要】:微小血管形态的改变在脑血管疾病和恶性肿瘤等疾病的发生发展中起着重要的作用。随着高分辨率三维成像技术的发展,微血管成像已成为临床诊断和实验研究的重要手段。 从造影图像中准确分割出血管结构、对血管重要参数进行精确的量化描述,是利用血管成像进行临床诊断的重要前提。血管具有复杂的形态结构,对于包含了细小血管的微血管造影成像来说更是如此,并且,由于三维成像的分辨率较高,需要处理的数据量比以往更大,因此如何能过更准确、更有效率地实现血管的定量分析是我们亟待解决的问题。 针对以上问题,本文提出了一套完整的图像处理方法,并基于此设计了包括血管分割、血管细化、定量分析在内的血管形态分析流程。 本文首先利用数学形态学的方法从三维图像中分割出血管,用细化的方式提取出血管的骨骼,并对血管的树形结构给出了简单的拓扑学描述方法;然后,为了描述血管形态,本文提出了血管密度、血管直径以及卷曲度等参数指标,并对计算方法做了详细的阐述。本文除了对常见的血管密度、直径等指标给出计算方法之外,还定义了血管的“卷曲度”参数,以衡量血管的扭曲或异常程度;最后,本文将上述方法应用于一个肝脏血管、三个肿瘤血管和两个脑血管灌注成像实例,对各项形态指标进行了统计,并对实验结果进行了分析和讨论。 本文的方法是一种有效的定量三维血管结构的方法,该方法不仅能够定量较为规则的肝脏血管的形态特征,对于尺寸更小、结构更精细的肿瘤血管和脑血管也能够实现准确的定量分析,可以为异常血管的早期诊断和药物治疗的效果追踪提供重要依据。


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