基于4D肺部CT图像的呼吸运动模型的构建

	基于4D肺部CT图像的呼吸运动模型的构建
	崔学理
学位类型	硕士
导师	高欣
	2014-11
学位授予单位	中国科学院大学
学位专业	光学工程
关键词	运动模型 4d肺部ct图像呼吸信号弹性配准时间拟合
摘要	近些年，医学影像学发展迅速，借助影像信息进行放射治疗或介入导航受到广泛欢迎。目前临床使用的影像导航系统采用静态图像，因此器官的位置和形状也假设是静态的。对于肺和肝脏等器官的影像导航系统面对的是弹性组织，随着人体的呼吸运动，它们的形状、位置会有明显的变化，静态影像导航将会降低病灶定位的精确性，因此我们希望构建肺和肝脏等器官的呼吸运动模型，实现动态影像导航。肺部呼吸运动模型的构建，需要利用多呼吸周期采集的4D肺部CT图像，整合肺横膈膜、气管和血管的结构信息，通过弹性匹配获得同一呼吸周期内不同时相点的3D肺部CT图像形变场，再结合人体呼吸信号，获得一个呼吸周期中任一时相点呼吸信号与形变位移的函数关系。然而现有的模型构建方法，在各个阶段都有自己的局限性。针对构建肺部呼吸运动模型时4D肺部CT图像采集时间长，受试者接收辐射剂量大，体外呼吸信号与序列肺部CT图像对应关系不准确等问题，作者提出了一种采用少数CT图像构建病人特定呼吸运动模型的方法。首先，使用Toshiba Aquilion ONE 320-slice CT扫描仪，采用“Lung mass perfusion”扫描模式采集4D肺部CT图像，该CT扫描仪能够完成自主呼吸状态下整体肺部的动态扫描，同时记录体外标记的三维空间坐标；接着采用距离对应关联法建立4D肺部CT图像与体外信号的一一对应关系，利用4D肺部CT弹性匹配获取每一个匹配控制点对于时间的三维形变位移；进而应用时间拟合获得体外呼吸信号拟合曲线和匹配控制点拟合曲线；最终，线性拟合每一个控制点的形变位移与对应的呼吸信号值，完成呼吸运动线性模型的构建。采用三位病人的临床数据，以模型误差来验证模型精度，实验结果表明，所提方法缩短了CT图像扫描时间，降低了受试者接收的辐射剂量，并且达到较高的模型精度。所提方法对于手术路径规划与手术导航中病灶的精确定位有很大的帮助。
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/44646
专题	中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	崔学理. 基于4D肺部CT图像的呼吸运动模型的构建[D]. 中国科学院大学,2014.

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