颈动脉是将血液由心脏输送到头颈面部的大血管,是脑的主要供血血管。临床上,通常采用计算机断层扫描血管造影技术(Computed Tomography Angiography,CTA)对颈动脉成像,针对血管的形态学检查来观察颈动脉硬化、颈动脉狭窄、颈动脉斑块和血液流变等问题。随着介入放射学的发展,它已经成为临床的一种重要的诊断方法。利用颈动脉的CTA数据对颈动脉可视化是本文研究的关键课题,主要包括血管形态可视化和血管管腔可视化,涉及到血管的提取、数据的可视化以及虚拟内窥等技术。本文主要成果如下:1.基于Sato的血管增强原理,本文提出了一种改进算法。Sato的滤波器可以很好地滤除3D数据中的面状结构和球状结构,但是对于背景信息滤除效果不佳。新算法将背景像素的Hessian矩阵特征值也考虑到滤波器的设计中,增强了滤波器滤除背景像素的功能。基于临床颈动脉的CTA数据和脑部血管的MRA数据,我们做了实验分析。实验结果表明,在保留原算法优点的情况下,背景内容被大幅度移除,图像对比度得到进一步提高,血管结构更加清晰可辨。对于增强后的结果,采用孤立连接分割算法,提取血管。之后进行膨胀后处理,填充分割产生的血管空洞;2.为了能提取完整的颈动脉,设计了颈动脉提取算法。该算法需利用血管分割的结果数据。首先需要构建血管树,建立层间“血管元素”之间的联系,分两个步骤:标记血管区域和建立区域连接。为获取医生感兴趣的血管段,可以针对感兴趣血管段所在的血管树,利用简单的数组操作可以获得感兴趣血管段;3.为了实现虚拟内窥镜的分支漫游功能,设计了分支漫游算法。首先人工选择漫游路径。然后,判断漫游路径数目。如果漫游路径有多条时,进行漫游路径重组,在重组算法中重新对漫游路径排序;如果只有一条漫游路径,则可直接漫游。利用分支漫游算法,实现了血管分支漫游功能;4.在Visual Studio 2008集成开发环境下,采用混合编程技术,利用ITK实现数据的处理功能,利用VTK实现可视化及虚拟内窥镜功能,利用Qt设计软件框架并将各功能模块集成到框架中来,完成了软件平台的搭建。平台还提供了颜色透明度预置和窗宽窗位预置、CPU渲染和GPU渲染的切换等辅助功能;以上研究成果主要在血管提取和虚拟内窥镜技术中的多分支漫游等方面提出了具体的思路及方案,并以可视化软件平台的方式进行了实验验证。