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內容簡介: |
本书可供生物医学工程专业的师生了解计算机辅助诊断领域的一般方法,并了解针对某种疾病研发相应计算机辅助诊断系统的总体框架及流程。
全书分为6章。第一章为绪论部分,介绍了本著作的研究背景、意义及目的;综述了医学图像计算机辅助诊断方法的发展历程及肺部疾病的计算机辅助诊断关键技术的研究现状。第二章的主要内容为肺部疾病的计算机辅助诊断研究相关知识的介绍,包括肺部CT、医学诊断实验的基础知识及其他相关知识。第三章主要研究了基于CT图像的支气管自动检测及特征量化方法,主要内容包括肺CT图像的预处理、支气管断面的自动检测、支气管形态参数的量化方法与相应的实验结果及分析。第四章主要研究了CT图像中的肺结节计算机自动检测方法,主要内容包括基于多尺度形状选择性增强的候选结节检测,与基于特征提取及分类的假阳性去除方法;本章的实验部分介绍了利用该方法对LIDC数据库中肺CT的结节检测结果,并进行了相关的ROC曲线分析。第五章主要研究了肺结节的特征量化方法,其中主要内容包括对肺结节进行精确分割的两种算法,与具有肺结节诊断意义的毛刺征、分叶征、胸膜凹陷征等特征的量化方法。本章还分析评估了对LIDC数据库中的23个结节进行分割及量化的结果。第六章进行总结和展望。
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目錄:
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目 录
前 言 I
目 录 III
1 绪论 1
1.1 肺部疾病的计算机辅助诊断系统研究背景 1
1.2 医学影像的计算机辅助诊断的发展历程 3
1.3 肺部疾病的计算机辅助诊断关键技术的研究现状 4
1.3.1 肺结节计算机辅助诊断技术的研究现状 5
1.3.2 支气管计算机辅助诊断技术的研究现状 9
1.4 本书组织结构 11
1.5 本章小结 11
2 相关的基本知识 13
2.1 肺部CT的基础知识 13
2.1.1 CT的相关知识 13
2.1.2正常肺部CT的解剖结构 17
2.1.3 病变肺部CT影像征象 18
2.1.4 COPD支气管异常的CT影像征象 20
2.2 医学诊断实验相关知识 21
2.2.1医学诊断实验评估的基本方法 21
2.2.2 ROC曲线的评价分析 25
2.3 其他相关知识 27
2.3.1交叉检验 27
2.3.2图像分割准确性的评估 28
2.3.3 肺部CT计算机辅助诊断公开数据库 29
2.4 本章小结 30
3 支气管自动检测及特征量化分析 31
3.1 概述 31
3.2 肺CT图像预处理 32
3.2.1 等方性处理 32
3.2.2 肺区域分割 33
3.3 支气管自动检测 35
3.3.1 基于圆形度的多方向支气管断面初始检测 35
3.3.2 空间交叠支气管断面的去除 40
3.3.3 不适合量化的支气管断面去除 41
3.4 支气管形态学特征量化分析 42
3.4.1 支气管外壁的分割 42
3.4.2 支气管形态参数的量化 42
3.5 实验结果与分析 43
3.5.1 实验数据 43
3.5.2 实验结果 44
3.5.3 结果分析 48
3.6 本章小结 49
4 肺结节自动检测 50
4.1 概述 50
4.2 预处理 51
4.3 候选结节初始检测 51
4.3.1 多尺度形状选择性结节增强 52
4.3.2 候选结节的定位及分割 58
4.4 假阳性结节的去除 59
4.4.1 特征提取 59
4.4.2 特征选择 64
4.4.3 Fisher线性分类 66
4.5 实验结果与分析 66
4.5.1 实验数据 66
4.5.2 实验结果 68
4.5.3 结果分析 70
4.6 本章小结 73
5 肺结节特征量化分析 74
5.1 概述 74
5.2 预处理 75
5.3 肺结节精确分割方法 75
5.3.1基于动态规划与多方向融合的肺结节分割方法 75
5.3.2 基于C-V模型的肺结节分割方法 80
5.4 肺结节特征的量化 95
5.4.1 基于边界法线-梯度正交性的毛刺征量化方法 95
5.4.2 其它特征量化方法 98
5.5 实验结果与分析 104
5.5.1 实验数据 104
5.5.2 实验结果 104
5.5.3 毛刺量化结果分析 112
5.6 本章小结 114
6 总结与展望 115
6.1总结 115
6.1.1 内容总结 115
6.1.2 研究创新 117
6.2展望 117
参考文献 120
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內容試閱:
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城市社会学家欧内斯特? 伯吉斯(Ernest Burgess)在他经典的同心圆模型中发现了城市社会模式之下的基本秩序(见图 1.2)。不考虑它的年代,这张图仍然主导着对城市社会地理概念的理解。在第一个区域(内环区)可以办理商业事务。同时,工厂、穷人、罪犯和病人等则显然被局限在第二个区域(过渡区)。当你远离市中心之后,城市居民变得越来越富有,直到最终到达郊区的通勤区(第五个区域)。这个城市社会模式图表明每一个区域都是由其内部的均质性和其与周边地区的差异性共同界定的。因此,城市以一种有秩序的方式被筛选与分类。(尽管我们也 应该记得关于这个同心圆模型有更多混乱的解读, 见 Pile,1999。) 然而,伯吉斯本人对这些区域的描述表明,其内部其实是较为混乱的。让我们再仔细看看城市的中心地区。在第一个区域,城市的商业、金融和政治精英们开展他们的各类业务。在这个区域里,我们最可能看到城市经济成功最显著的标志。这里有摩天大楼、商场、奢华的饭店等,这些都代表着城市的活力与魅力。然而,依据伯吉斯的说法,尽管不是十分明显,这一区域内也有一条与之毗邻的街道,被称为流浪者居住的贫民窟(hobohemia), 这里是(美国)中西部迁来的无家可归之人拥挤的聚集场所(Burgess,19251984,p.54)。在主导经济节奏的秩序之下,人们过着另外一种生活(见 Pryke,1999)。 当中央商务区(第一个区域)并不像看起来的那般有序,按照伯吉斯的说法,下一个区域(第二个区域)就会是一个十分失序的地方。事实上,它是如此混乱以致这里的社会、道德和公共组织都已经毁掉了。因此,它通常被称为恶化的区域。伯吉斯认为,这两个截然不同的区域共存一处,是(美国)城市的一种普遍特征。中央商务区的街道上能够看到无家可归的外来移民,它周边的地区则是贫穷、堕落、疾病的沉沦区,是犯罪与淫乱的地下世界(Burgess,19251984,p.55)。因此,在富有的中央商务区旁边的正是贫穷、破败的贫民窟,是城市的荒地。 对伯吉斯和其他芝加哥学派的成员来说,城市变得越来越无法统驭的主要原因是谁搬进了这个区域。无家可归的流浪者之所以成为城市生活的威胁,是因为他们无家可归(而且是男人?),并且一直迁移。这个恶化的区域是迷失灵魂的炼狱(Burgess,19251984,p.56),因为贫穷的移民已经融入了那些贫民窟。尽管这一区域十分无序,但是芝加哥学派的社会学家们依然断定更高的社区 理想和美国梦可以使人们聚集到一起,并将他们带入更好的城市生活。 无论芝加哥学派的猜想是什么,从本章开头提到的证据可以看出,20世纪50年代的巴黎与20世纪30年代的芝加哥可以用类似的措辞来描述。这样说来,城市的中心地区(第一区域和第二区域) 事实上就是我们认为是城市的那些部分,显然是异质空间。然而,这种异质性并不仅仅是人们之间极端差别的简单并置。它们之所以是异质的: ● 因为它们使不同的人彼此靠近;● 因为人可以与他人相遇并彼此相互融合,尽管他们并不会一直这样,而且也许会找到不同的方 式来实现这种融合(事实上,打成一片是打架的俚语)。 城市的社会模式应当与人是否相互融合相一致。如果我们要理解城市的异质性,就必须了解这些 融合状态。 ● 部分原因是,城市的社会关系将人汇聚到一起,并使他们彼此隔离,城市之中人之间的差异性 就这样被定义出来; ● 另外部分原因是,差异的社会关系产生不同的城市空间,也限定了那些空间的使用(或者滥用)。 在芝加哥学派的研究中,我们注意到,他们的模式说明了人与人之间存在着尖锐的分歧(如城市同心圆模型中表现的那样)。而另一方面,他们也意识到了这种差异的并置,举例来说,例如流浪者与办公室员工之间。与此同时,贫民窟内也包含了不同背景、态度和前途的人。贫民窟并非是无药可救的,也不会因为犯罪行为、道德沦丧、疾病或是社会解体而毁灭,因为还存在着通过社区精神产生秩序性的可能。这种失序会被一种社区意识所打破。但这又要如何去培养呢?首先我们应当假设社区意识可以通过不同地区间人们的相互联系培养出来。 芝加哥学派的领导成员之一罗伯特 ? 帕克(Robert Park)认为,邻里社区应当是城市社会组织的基本构成要素。在社区的尺度上,人们形成了团体,并与城市生活联系在一起。因此,帕克认为,邻近和邻里接触在城市生活的组织之中是构成最简单、最基本的团体的基础。本地区的利益与团体会培育属于本地区的情感,并且遵循着一套体系,这套体系使住所成为参与政府管理的基础,社区则变成了政治管制的基础。(Park,19251984,p.7) 我们可以看出,在这项分析中,空间关系是十分重要的,主要表现在诸如邻近本地等表 达上。同时我们也应该注意到另外一种关于政治控制的内在想法。此外,也有人认为,在恶化的地区内的贫穷地区,地区性的团体形式已经被破坏了(无论在情感上还是在政治管控上)。问题在于,为什么会是这样的结果? 这个问题似乎与人们在不同地区内的迁移相关。因此,帕克建议,如果一个地区足够稳定并且足够均质化,就会形成一种有序的公共生活方式。他并非凭空提出判断,他脑海中有着特定地区:位于纽约的哈莱姆区。在下一节中,我们将提到哈莱姆区,但是现在让我们先看看帕克从哈莱姆区的经历中汲取了什么教训。首先,是对帕克所用语言提出警告。我们已经读到流浪汉(hobo)这个词,我们也将读到 黑人(Negro)这个词。这些词并不是单纯的,因为它们是用来形容那些被诽谤的、位于社会边缘的或者处境更糟的人。记住这样一个警告,让我们来想想对于帕克来说为什么哈莱姆区形成了一种社区生活。帕克从詹姆斯 ? 韦尔登 ? 约翰逊(James Weldon Johnson)的《哈莱姆区的形成》 (The Making of Harlem,1925)中摘录了以下内容: 在纽约历史上,哈莱姆这个名字的含义,对荷兰人、爱尔兰人、犹太人、黑人来说,一直在改变。 在这些改变中,最后一个来得最为迅速。在整个有色人种的美国,从马萨诸塞州到密西西比州,穿 过整个美洲大陆到达洛杉矶和西雅图,这个名字在 15 年前(1910)几乎没有人听说过,现在却成 为黑人的大都市。事实上,哈莱姆对黑人世界中那些观光者、享乐者、好奇者、冒险者、有进取心者、 雄心勃勃者和才华横溢者来说,是一个伟大的圣地。它的魅力已经延伸到了加勒比海上的每一个小 岛,甚至渗透到了非洲。(James Weldon Johnson,引自 Park,19251984,p.8) 令帕克感兴趣的是,哈莱姆历史发展的特点就是持续不断的移民潮。然而,最近的一次移民移入后, 非洲裔的美国人将哈莱姆变成了一个能使才华横溢的、雄心勃勃的和寻求快乐的黑人们获得成功的地方。定居哈莱姆的非洲裔美国人已经形成了一种社区意识既彼此亲近又有组织性。这就是帕克的成功故事。
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