基于多模态mri的脑白质病变检测算法分析-analysis of detection algorithm for white matter lesions based on multimodal mri.docx

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基于多模态mri的脑白质病变检测算法分析-analysis of detection algorithm for white matter lesions based on multimodal mri

杭州电子科技大学 学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明: 所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过 的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。 申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。论文作者签名:日期:年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后,发表论文或 使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件, 允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其 它复制手段保存论文。(必威体育官网网址论文在解密后遵守此规定)论文作者签名: 日期: 年 月 日 指导教师签名: 日期: 年 月 日 摘要脑白质疏松症是一种在 T2FLAIR 的 MRI 等医学影像中双侧脑室前后角周围白质、半卵圆 中心、放射冠等区域所表现出的大小不等的斑点状或融合成片状的白质高信号区,是中老年 的常见病之一。它的病理学成因到现在为止还并不是很清楚,可能与中风、帕金森病、轻度 认知障碍、阿尔茨海默氏症、甚至情绪紊乱等有联系。同时,在与患者 T2FLAIR 影像中的白 质疏松区域对应的 ESWAN 影像的相应区域中可以观察到脑内深部髓质静脉的显现,它们之 间的关系近年来开始被医学界探索,研究者正试图通过它们在影像学上的关系和表现进一步 解释其关联性。临床医生往往通过主观经验或者简单的体视学网格测量对脑白质疏松症程度 进行评级;而脑内深部髓质静脉即使在最明显的 ESWAN 影像中仍是管径细小、成像模糊、 分辨困难。这些主观评价无法提供一个准确的论据,因此需要一种可靠的计算机辅助方法帮 助医生准确提取脑白质疏松症病变区域和脑内深部髓质静脉。针对这样的需求,本文根据两种病变区域在多模态影像下的成像特点,研究了对 T2FLAIR 影像中脑白质疏松症和 ESWAN 影像中脑内深部髓质静脉主干两者进行自动提取的计算机辅 助诊断方法,主要分为三大步:先对 T2FLAIR 影像进行头骨剥离预处理;然后在 T2FLAIR 影像中提取脑白质疏松区域;最后在 ESWAN 影像的相应区域(与 T2FLAIR 影像中的脑白质 疏松区域对应)提取脑内深部髓质静脉主干。头骨剥离预处理先后利用了大津阈值法和形态 学方法,可以对干扰脑白质疏松分割的非大脑组织高信号进行有效剥离,实验中本方法与通 用的 BSE 头骨剥离方法一起与手动精细分割金标准相比,在 Jaccard 相似度和 Dice 相似度两 个测度上得出本方法上更为准确。脑白质疏松区域分割则首先通过大津阈值法确定脑组织中 脑白质疏松区域的初始轮廓,然后用一种改进的 C-V 模型方法对初始轮廓进行迭代演化,对 比实验证明本方法比 Li 的免初始化的水平集方法在分割效果上表现略好,在分割时间上表现 更优。最后,利用了 Hessian 矩阵的特征值与脑内深部髓质静脉灰度变化方向之间的关系设 计了一种筛选器,用于脑内深部髓质静脉主干的提取,该筛选器能够初步筛选出有效主干, 再结合形态学后处理连接断开主干,剔除伪主干,结果与手动精细分割的金标准比较接近。关键词:脑 MRI,多模态,白质疏松分割,头骨剥离,C-V 模型,脑内深部髓质静脉,Hessian 矩阵ABSTRACTLeukoaraiosis (LA) is a white matter lesion and it appears as multiple patchy hyperintense in periventricular and subcortical areas of T2FLAIR image. LA is often found in aged individuals, and the pathogenesis of these white matter abnormalities is still unclear. Many studies show that it may be associated with stroke, Parkinsonism, mild cognitive impairment, Alzheimers disease, and even has been linked to mood disorders. At the same time, in the area of ESWAN imaging mode corresponding to the zone of LA in T2F

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