[发明专利]基于三维区域分水岭的腹部CT图像主要血管提取方法

说明书

技术领域

本发明属于医学图像处理及临床应用领域，涉及一种基于三维区域分水岭的腹部CT图像主要血管提取方法。该方法可用于腹部CT图像中，对主要血管进行提取以辅助医疗诊断。

背景技术

血管的分割在血管疾病，如狭窄或畸形的诊断、手术规划和手术引导等许多实际应用中发挥着极其重要的作用。目前对血管疾病的诊断主要是通过血管造影技术，使用造影设备获得血管影像，然后由医生直接阅读造影设备所拍摄的血管影像，根据经验和观察，定性地判断患者的病情。目前，采用计算机技术、计算机图形学、图像处理技术等对医学影像进行后处理已经引起越来越多的关注。

现有的很多血管提取方法都是采用二维图像分割的方法，对二维医学图像序列中的血管区域逐一进行分割提取，然后再将分割结果进行三维重建，得到血管的三维结构。西班牙的M.A.Luengo-Oroz等人在2007年发表的文章《Ectraction of theCoronary Artery Tree in Cardiac Computer Tomographic Images Using MorphologicalOperators》中就是采用形态学灰度方法从二维CT图像序列中提取感兴趣的血管区域，然后对提取结果进行三维重建得到血管的三维结构。该类方法在提取血管的过程中没有考虑图像与图像之间的联系，这无疑会对血管提取的结果产生很大的影响。基于该类方法存在的不足，很多的三维血管分割及管状区域分割技术被相继提出。1998年，德国学者Yoshitake Masutani等人在名为《Vascular Shape SegmentationandStructure Extraction Using a Shape-Based Region-Growing Model》的文章中结合数学形态学、区域生长策略和管状区域的形状特征，提出了一种在管状结构局部形状的数学形态学信息控制下的基于区域生长的新方法。该方法可以得到较好的血管拓扑结构，但其时间复杂度较大，运行需要相当长的时间。大多数的三维分割方法都存在模型复杂、分割时间复杂度太大的问题，所以也有相当一部分血管分割算法仅是对某一部分或某一段感兴趣的血管进行提取分析，从而减少计算复杂度。中国的闫子飞等人2007年提出一种舌下静脉血管提取的方法；徐智等人在2003年提出一种心血管造影图像中的心血管提取方法；这些方法大部分都是提取一个较小区域中的血管结构，到目前为止还没有一种提取腹部主要血管的方法，影响对腹部主要血管的准确诊断。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术中存在的不足，提供一种基于三维区域分水岭的腹部CT图像主要血管提取方法，已实现对整个腹部主要血管的提取。

实现本发明目的的技术原理是借助人工智能识别模式，采用三维区域分水岭方法实现腹部CT图像主要血管及相连器官的提取；分割腹部各个主要器官；对两次分割的结果进行处理，提取腹部CT图像的主要血管，从而辅助医疗诊断，降低由于人为因素导致的低效率及误判发生率。

为实现上述目的，本发明包括如下步骤：

(1)输入一套腹部CT切片图像，将这些图像按照成像顺序进行排列，得到腹部三维数据体D，同时生成一个新的与D同样大小的三维数据体Y；

(2)指定腹部三维数据体D中的一个点作为血管区域参考点，并给定一个窗口尺寸N，以参考点为中心取出腹部三维数据体D中的一个边长为2N+1的小立方体放入待处理队列，N≥1；

(3)从待处理队列中取出一个小立方体作为当前小立方体V，对该当前小立方体内的所有像素点进行阈值处理，得到第一小立方体V1；

(4)对第一小立方体V1进行三维分水岭分割，得到第二小立方体V2，并对该V2进行多区域标记；

(5)判断第二小立方体V2的所有标记区域中是否包含有血管区域标记的参考点，如果有血管区域参考点，则将三维数据体Y中与该参考点所在区域对应位置的像素点进行血管标记，并将第二小立方体V2中的所有像素点标记为已处理；如果不包含有血管区域参考点，继续步骤(6)；

(6)对第二小立方体V2，按照区域生长的思想搜索其六个六邻域小立方体；

(7)对六个六邻域小立方体中的每一个，判断其中的像素点是否被标记为已处理，若标记为已处理，则进一步判断三维数据体Y中与之对应位置的像素点是否存在血管标记，如果存在血管标记，则将该邻域小立方体与V2进行连通处理，并将小立方体V2中的像素点标记为已处理，若邻域小立方体中的像素点未被标记为已处理，则将该小立方体加入待处理队列中；