[发明专利]一种肝门静脉血管树建模方法及其系统

说明书

技术领域

本发明属于医学图像处理及应用领域，具体涉及一种肝门静脉血管树建模方法及其系统。该方法能有效对肝门静脉血管树建模，重建出肝门静脉血管树，能直观显示肝门静脉各分支。

背景技术

多螺旋CT肝门静脉成像(multi-slice spiral CT portography，MSCTP)可清晰显示肝内脏器的血管结构，能对肝脏病变准确定位，是肝部疾病诊断和手术的重要依据。对MSCTP的肝门静脉血管树的建模是制定肝部手术的一个基础，可使门静脉各分支直观显示出来，血管的结构分析、肝部图像引导手术、介入治疗操作等都以血管建模为基础。

对MSCTP的肝门静脉血管树的建模主要包括四部分：图像增强、血管分割、提取血管中心线和血管重建。

由于存在造影剂注射速率及剂量选择不当、扫描时间把握不准等复杂情况，由相应设备直接获取的MSCTP图像往往不能清晰地显示肝门静脉血管树的全局结构，特别是对于较细的血管和末梢的血管，其与周围肝脏软组织难以区分。因此，在分割血管之前需对血管进行增强。Koller等人于1995年提出一种利用hessian矩阵特征值的多尺度增强方法，可用于检测2维和3维图像中的血管。Frangi等、Sato等、Li等通过分析管状、球状和片状结构在一定尺度下的hessian矩阵特征值的性质，构造出相应的用于血管增强的相似性函数。但在血管的交叉位置仍然增强不够，导致增强后的血管不连续。

中心线的提取方法主要分为拓扑细化方法和基于距离变换的方法。拓扑细化方法原理简单，提取的中心线往往位于血管的中心，拓扑结构能够很好地保持，但当数据量较大时，处理速度稍慢。基于距离变换的方法处理速度较拓扑细化方法快，但由于其对拓扑结构的保持性没有拓扑细化方法好，不适用于对结构保留要求较高的应用场合。虽然拓扑细化能够很好保持目标的结构信息，然而当血管中存在环状结构时，该方法需要后处理去除环状结构。目前，应用较多的是Palágyi K等人提出的基于起点的源距离场(Distance from one Source point，DFS)的检测环和去环方法；但是，利用DFS解环往往会破坏血管的正常结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种肝门静脉血管树建模方法，该方法能有效增强肝门静脉，提高血管与肝实质之间的对比度，能提取五级以上分支，并可对提取的血管中心线有效去环、剪枝，重建出的肝门静脉血管树能直观显示肝门静脉各分支；本发明还提供了实现该方法的系统。

本发明提供的肝门静脉血管树建模方法，其步骤包括：

(1)载入分割好的肝脏模型，对腹部MSCTP门静脉期图像进行值掩，得到肝脏图像；

(2)对值掩后的肝脏图像进行血管增强；

(3)对血管增强后的肝脏图像进行肝门静脉分割；

(4)从分割出的肝门静脉中提取肝门静脉血管树的中心线；

(5)利用获得的肝门静脉的中心线和中心线上每点的管径重建肝门静脉血管树。

本发明提供的肝门静脉血管树建模系统，包括图像获取模块、血管增强模块、血管分割模块、血管树中心线提取模块和血管树重建模块；

图像获取模块用于载入分割好的肝脏模型，对腹部MSCTP门静脉期图像进行值掩，得到肝脏图像，并传送给血管增强模块；

血管增强模块对接收到的值掩后的肝脏图像进行血管增强，并传送给血管分割模块；

血管分割模块对血管增强后的肝脏图像进行肝门静脉分割，再传送给血管树中心线提取模块；

血管树中心线提取模块从分割出的肝门静脉中提取肝门静脉血管树的中心线，并将数据传送给血管树重建模块；

血管树重建模块利用获得的肝门静脉的所有中心线和中心线上每点的管径重建肝门静脉血管树。