冠脉钙化的CT轴位图像增强算法研究

冠脉钙化的CT轴位图像增强算法研究 利用轴位图像判断冠脉钙化的实际程度。 方法,使用数字图像增强算法中的分段非线性拉伸法,对多个不同患者和不 同部位的冠脉钙化图像进行处理,得到结果后,与双源螺旋 CT 心脏扫描后的三维图像的诊断结果进行对比分析。 结 果, 通过对不同患者和不同部位的 CT 轴位图像进行钙化图像处理, 所得诊断结果与利用三维图像所得诊断结果相 似。 结论,基于非线性灰度拉伸的图像处理方法,对于通过轴位图像来分析冠状动脉钙化程度具有一定的应用价值。 [关键词] 冠脉钙化,非线性,三维图像 [中国图书资料分类号] R445.3,R541.4 [文献标识码] A [文章编号] 1003-8868,2011,09-0069-02 Researchof Enhancement Algorithm for CT Axial Imagesof Calcified Coronary LIU Kai, ZHAO Hai-tao, YANG Yong, SHI Ming-guo, ZhiYOU-jun (Radiology Dept.,Xijing Hospital of Fourth MilitaryMedica l University,Xi'an 710032, China) Abstract Objective To investigate the possibility of judging the coronary calcification degree using the CT -axial images, com paring the processing resultsof CT axial imagesof calcified coronary artery and3 -theD reconstruction images acquiredby double-source spiral CT. Methods Non-linear stretchingof digita methodl image enhancement algorithm wasto used process the axial images of calcified coronary artery of different patient and location. The outcome was contrastivelythat analyzed with of 3-D images by double-source spiralR eCT.sults The outcome by processing the images of 12 groups of patientssimilar was with the diagnosis made3 -byD images. oCnclusion Non-linear stretching methoddigita ofl image enhancement algorithm,by analyzing the CT axial images,is of certain application valuein judging the calcification degreeof coronary artery. [Chinese Medical Equipment Journal,2011,32,9,,69-70] Key words coronary calcification; non-linear; 3-D image ,能够很好地反映真实的钙化程度。结果证明非线高的情况下1 引言 目前双源螺旋 CT 以其图像质量高及无创性, 在诊断心 性拉伸的方法是正确可靠的,选择典型图像说明见图 1~3。 脏冠脉疾病中起到重要作用,但是由于价格昂贵,且在实际应 图 1,a,的圆框中左冠在未经处理的图像上钙化几乎 100% 用中对患者心律仍有一定要求,以及射线量较高,并不适用于 堵住血管,但经过处理后可以看到钙化程度在 80% 左右,见图 所有患者。本文探讨对轴位图像上获得有关冠脉钙化图像,应 1,b,,三维诊断结果显示管腔狭窄约 75%。 [1]用灰度变换技术获得有价值的信息,进而得到接近冠脉钙化 的真实情况的可能性。 2 材料与方法 2.1 仪器设备 扫描设备采用西门子双源螺旋 CT ,Siemenss omatom definition,, 造影剂为欧乃派克 ,350 mgI/m,L, 探 测 器 宽 度 64 mm×0.6 mm,球管旋转一周所用时间为 0.33 s,螺距随心率的 变化而变化,扫描范围为气管分叉至心底,图像处理软件使用 [1]Matlab 2009a,采用基于非线性灰度拉伸的图像处理方法。 ,a,原图 ,b,处理后 2.2 临床资料图 1 左冠血管钙化图像处理前后对比 选择 2009 年第一季度行冠状动脉扫描的患者,选择具有 代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 性心脏血管钙化的轴位图像,分别选取右冠、左冠、前降 图 2 ,a, 的圆圈中所示冠脉前降支钙化 , 堵 塞 血 管 大 约 支近段、前降支近中段、第二对角支、回旋支等 12 例。 80%:90%,图 2,b,为经过处理后的图像,可以看到堵塞血管 3 结果 在 50% 左 右 , 双 源 螺 旋 CT 最终的三维诊 断 结 果 为 30% : 轴位图像由于各种原因不能真实显示血管实际钙化程 40%。 度,经过处理的钙化图像,显示的钙化程度上与心脏三维图像 图 3 中,回旋支钙化程度在轴位图像上钙化程度并不高, 诊断结果相同或相近。 尤其是在轴位图像上显示钙化程度很 非线性拉伸后,与原图相差不多,三维诊断结果为点状钙化。 证明在处理此类钙化图像,本方法不失真,且与诊断符合。 4 讨论 作者简介,刘 凯,1972-,,男,山东章丘人,博士研究生,主管技师,主要 [2]尽管双源螺旋 CT 使得心脏无创检查的准确性极高,但 从事数字图像处理方面的研究工作,,。 E-maliluiyuexin@163.com不是所有患者都能够做得到, 对于得到的轴位心脏冠脉钙化 作者单位,西安 第四军医大学西京医院放射科,刘 凯、赵海 710032 涛、杨 勇、石明国、尤志军, 理 方 法 , 如 图 4 所 示 ,, 具体方程见公式 ,1,,thr、thr分 别 是 12 60 和 200,strengh和 strengh分别是 90 和 180, 此数值为经 1 2 验探索数据。 300 250 200 strengh2 150 ,a,原图 ,b,处理后 图 2 冠脉前降支钙化图像处理前后对比 100 strengh1 50 0 0 100 150 250 300 50thr 200thr 12 图 4 分段函数曲线图 根据 Weber-Fechner定理 , 人眼分辨灰度变化的能力不 仅取决于图像灰度的差值,而且是由图像灰度变化方式决定, [4]成对数变化时,能够获得最佳的人眼视觉效果。 将处理后的 ,a,原图 ,b,处理后 图像与心脏三维图像的诊断结果对比, 通过不同血管分支的 钙化图像处理,不仅对钙化范围较大、程度较高的图像处理结 图 3 回旋支钙化图像处理前后对比 果准确,而且对于钙化程度较轻的图像,结果同样可靠。 证明 图像,通过数字图像处理技术,对冠脉钙化的真实情况进行分使用本文介绍的方法在处理多种情况下的血管钙化图像所得 析有实际意义。 冠脉钙化的轴位图像一般不能真实反映血管 结果与实际结果相同或相近,具有一定的准确性和可靠性。 钙化程度,尤其是对于显示钙化程度较高的血管,实际结果与 轴 位 图 像 所 反 映 的 相 差 较 ? ,,,,,logpicij×streng?1 ……………………………………………pic,i,j,，thr 1? 大。 分析原因,首先,轴位图 ?log,thr, 1? 像是经探测器获取的容积数 ? ?,strengh-strengh,?,thr,thr,×,pic,i,j,,thr,+strengh…thr?pic,i,j,，thr?pou,ti,j,, 21211112 [3],1, ? 据重建后得到,它所反映的 ? alpha ? pic,i,j,,thr是 一定厚度下信息的叠加 , ? 2×,255-strengh,+strengh………………………thr?pic,i,j, 222 ? ?255-thr ?2其次, 由于血管内血液与钙 [3] [参考文献] 化斑之间密度差较大,根据周围间隙效应,有可能发生钙化 斑与血液交界处影像不清的现象,再加上其他原因,轴位图像 冈萨雷斯. 数字图像处理(MATLAB)版 [M]. 阮秋琦 , 译. 北 京 , 电 [1] 上的钙化现象不能说明真实的病情。 ,2005,48-50. 子工业出版社基于灰度拉伸的方法,对较亮和较暗的灰度范围值进行 郑敏文. 双源 CT 优势及临床应用[J]. 实用放射学杂 志 ,2008,24 [2] 拉伸处理, 而对中灰度区域的灰度等级进行灰度级压缩处 ,6,,843-845. 理。 从理论上可以将信息叠加在一定程度上改善和消除 ,非 石明国. 现代医学影像技术学[M]. 陕西,科学技术出版社,2007, [3] 线性拉伸的方法优于一般的线性拉伸。 不同的非线性函数有 88-91. 不同的特点,采用对数函数变换可以将图像的低灰度区进行 Liu H S,HuangL Q. A Medical Image Processing Method Ba sed on[4] 大幅拉伸, 但高灰度 区 被 压 缩 , 指数变换可以对图像的高灰 Human Eye visul propaerty[JOp]. to-Electronicengin eering,2001,28 度区进行大幅扩展,但低灰度区却被压缩。 根据这一特点,我 ,4,,3841. -们对高灰度区采用对数函数,对低灰度区采用指数函数的处 ,收稿,2010-02-08 修回,2011-05-28, 对于报道性文摘,“目的” 可以写得简单些,“方法”、“结果”、 “结论”宜写得详细些。文摘编写规则及注意事项 ??编写文摘时应注意,要客观、如实地反映一次文献,切不可加 文摘编写应依据 GB 644 7—86 《文摘编写规则》进行。 、解释或评论,要着重反映新内容和作者 进文摘编写者的主观见解 本刊大多数栏目采用报道性文摘。 报道性文摘是指明一次文 特别强调的观点,要排除在本学科领域已成常识的内容,不得简单献的主题范围及内容梗概的简明文摘,也称简介。 报道性文摘一 地重复题名中已有的信息,结构要严谨,表达要简明,语义要确切,般以 300:400 字为宜。 一 般 不 分 段 落 , 要 用第三人称的写法 , 应 采 用 “ 对 … … 进 行 了 研 文摘的要素包括 , 目的—— 研究 、 研制 、 调查等的前提 、 目的”、“报告了… … 现状”、“进行了… … 调查” 等记述方法标明一次 究和任务,所涉及的主题范围,方法— 所用的原理、理论、条件、对 —,不必使用“本文”、“作者”等作为主语,缩 文献的性质和文献主题、材料、工艺、结构 、 手段 、 装备 、 程序等 , 结果— 实验的 、 研究 —象、略称、代号,除了相邻专业的读者也能清楚理解的以外,在首 略语,数据,被确定的关系,观察结果 , 得到的效果 , 性能等 , 结 的结果。 次出现处必须加以说明— 结果的分析、研究 、 比较 、 评价 、 应用 , 提出的问题 , 今后的 —论 ,本刊编辑部,,假设,启发,建议,预测等。 课题