肺部CT图像气管树分割技术研究进展

段辉宏 龚 敬 王丽嘉 李鑫宇 聂生东

(上海理工大学医疗器械与食品学院，上海 200082)

引言

肺部气管是人体重要的组织器官，同时也是与外界环境进行气体交换的重要场所。由于肺部气管长时间暴露于外界环境中，受辐射污染、化学污染以及空气污染等外界因素的影响，肺部呼吸道系统疾病的发病率呈现出逐年上升的趋势，慢性阻塞性肺疾病等慢性呼吸系统疾病，已经成为仅次于恶性肿瘤的主要疾病死因[1-2]。因此，探究呼吸道系统相关疾病的成因及其后续影响，对于预防和诊断肺部疾病有着重要的意义。

肺部气管由结缔组织、肌肉组织以及环状软骨组成，它们彼此相互连接从而形成中空管状腔体。从咽喉部的主气管开始至末端支气管，肺部气管树约分为17级，且随着气管级数升高，对应的气管半径与气管长度也随之减小。最终末端气管与肺泡组织相连，从而在肺泡内完成气体交换。由于肺部气管特殊的解剖结构和生理功能，肺部疾病与肺部气管的病变有着密切的联系[3-4]。而肺部气管的病变往往伴随着气管解剖结构的改变，因此肺部气管的解剖结构信息，常被用于肺部疾病的诊断以及治疗效果的评估[5-7]。

计算机断层扫描(computed tomography，CT)图像因具有良好的空间分辨率和成像质量，被广泛运用于肺部疾病的诊断。但由于CT图像的切层数较多且肺部气管树的结构复杂，通过人工阅片的方式对病变组织进行筛查或分割，往往费时费力[8]。同时，人工阅片的主观性较强，长时间地阅片也容易导致错误的判断。……