基于医学MRI图像的左心室活动外观模型研究

摘要

根据统计资料显示，心脏疾病已经成为导致人类死亡的最大因素。从人体功能循环来看，负责为所有组织和器官供血的左心室无疑是心脏最重要的组成部分，因此建立左心室的模型对于心脏疾病的诊断和治疗具有重要意义。
　　本文在详细分析现有心脏建模技术的基础上，提出了基于心脏MRI图像的活动外观模型建立方法，用于构建左心室的三维柔性模型。首先通过标记好的左心室MRI样本训练集对齐处理，包括去除平移、缩放和旋转，构建形状模型。其次，对平均形状使用Delaunay四面体剖分，引导网格节点的变形产生各训练集的网格，提取网格内的灰度值信息，并对灰度信息归一化处理，去除伪影构建纹理模型。关联结合形状模型与纹理模型构建活动外观模型。在各模型的构建过程中对数据应用主成分分析，降低维度以减少描述模型变化的参数。与其它建模方法相比，其优势是从有限的模型参数中捕获尽可能多的信息，同时对形状信息和图像中的相关纹理进行统计分析，获取形状与纹理的对应关系。对目标物体实现精确重构，具有良好的稳定性和鲁棒性。在此基础上，将所建立的左心室模型与患者的核磁图像匹配拟合，使用AAM搜索算法计算模型与目标对象之间的纹理差异，控制模型参数的变化，生成该患者的左心室三维活动外观模型。在整个建模匹配过程的设计当中采用了模块化的思想，以便今后改进与革新。最后在3D-DOCTOR平台进行了建模和匹配实验，达到了预期效果。

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第1章 绪论

1.1 心脏循环系统简介

1.2 课题研究的目的和意义

1.3 常用心脏影像技术的对比分析

1.4 心脏建模方法研究现状

1.5 课题的主要研究内容

第2章 基于医学图像的心脏建模技术

2.1 表面模型

2.2 可变模型

2.3 统计模型

2.4 本章小结

第3章 活动外观模型的构建

3.1 获取标志点

3.2 形状建模

3.3 纹理建模

3.4 活动外观模型

3.5 本章小结

第4章 活动外观模型搜索匹配

4.1 匹配参数

4.2 匹配的最优化

4.3 AAM搜索算法

4.4 多元线性回归分析

4.5 弹性AAM

4.6 本章小结

第5章 左心室建模和匹配实验

5.1 实验环境

5.2 准备训练集

5.3 模型构建过程

5.4 匹配实验和结果

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢