肝脏肿瘤热消融技术是指在肝脏肿瘤病灶区域插入消融针,通过微波或射频产生的热量消融肿瘤病灶的过程。由于肝内脉管系统复杂,包含肝静脉、门静脉、肝动脉、胆总管、淋巴管等,使得肝脏肿瘤热消融手术路径规划复杂;此外,血液流动会对热消融温度场产生影响,随之影响肝脏肿瘤热消融凝固区域边界,因此获取肝脏脉管系统的准确位置和结构是目前亟待解决的临床问题。本文针对腹部增强CT图像中肝脏脉管系统的自动分割技术进行研究,旨在获取肝脏脉管系统的结构信息和空间信息。采用肝脏血管增强及肝脏血管分割两大步骤,实现肝脏脉管系统的分割和可视化。本文主要研究内容包括:1.实现两类经典的血管增强滤波算法——管状特征提取算法和扩散滤波算法。具体包括三类典型的管状特征提取算法;RPM(Regularized Perona–Malik)扩散滤波算法、血管增强扩散算法(vessel enhancing diffusion)和带有平滑开关的混合扩散滤波算法(hybrid diffusion with continuous switch)。采用3Dircadb公开数据集中的20例腹部增强CT数据进行实验,通过算法运行效率、增强图像的对比度噪声比和最终肝脏血管分割结果的准确性、敏感性、特异性等几方面定量评估各血管增强算法的性能。结果表明:管状特征提取算法运行效率平均优于扩散滤波算法,其中血管增强扩散和混合扩散算法的耗时是血管特征提取算法的1.5倍以上。扩散滤波算法结果的对比度平均低于管状特征提取算法1-2dB,血管灰度不均现象更显著,对于种子点位置更加敏感,导致扩散滤波算法后续的计算复杂度高,准确性降低。2.实现一种阈值水平集分割算法,自动分割三维肝脏血管系统。首先,进行S型非线性灰度映射滤波,使管状特征提取算法对肝脏边缘的误检率降低,增强图像对比度;之后,进行血管增强算法增强血管结构并抑制血管周围其余组织;最后,使用阈值水平集分割算法分割出肝脏血管系统结构。同样采用3Dircadb数据集中20例数据对本文的分割流程进行实验,结果表明:本文分割结果与手工分割金标准相比准确性均高于0.74。与其它传统分割算法比较,本文算法在准确率上具有明显优势,尤其缓解了目标边界对比度低时的欠分割现象,使得分割结果更加完整。本研究结合血管增强算法和阈值水平集分割算法,实现了肝脏血管的自动分割,为医生提供了更加科学直观的影像学定位参考,为准确的肝脏肿瘤热消融技术提供了技术支持,同时可以将所得的肝脏血管空间信息与结构信息应用于肝脏切除术、活体肝移植等肝外科手术中,应用前景广泛。