[发明专利]一种从超声图像上自动判断胎儿脑积水的图像处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术，尤其是胎儿超声图像脑积水的图像检测技术，可用于对胎儿超声颅脑图像进行脑积水畸形自动检测。

背景技术

产前诊断的目的是及早发现胎儿畸形并采取相应措施，降低出生缺陷发生率。利用超声影像设备对胎儿进行产前诊断是发现胎儿是否畸形及考察胎儿发育状况的重要技术手段，其中由于颅脑作为人体神经系统最重要的组成部分，胎儿脑畸形的发生或导致死亡或导致智障，带给家庭和社会沉重的负担，因此产前诊断中对脑畸形的检测是首要的。

医生在获取胎儿颅脑图像后进行诊断的基本步骤是：

(1)观察超声图像，提取三个典型切面图像。这三个典型切面图像分别是第一平面-丘脑平面横切面，第二平面-侧脑室水平横切面，第三平面-经小脑横切面，如图1所示；

(2)在不同的切面图像上进行颅骨形状、头周大小测量并获得相关数据；

(3)观察不同切面图像颅骨形状和颅脑内组织的情况，进行相关测量，并结合医生临床经验进行诊断。

利用图像处理技术对产前胎儿超声图像进行自动分析辅助医生诊断的技术目前主要局限在颅骨形状提取和头周测量方面(Detection of incomplete ellipse in images with strong noise byiterative randomized Hough transform(IRHT)，Wei Lu，Jinglu Tan，Pattern Recognition 41(2008)1268-1279)，而根据颅脑内部组织存在情况进行辅助诊断的研究很少。

胎儿脑积水是神经系统畸形的一种，是指脑脊液过多地聚集于脑室系统内，致使脑室系统扩张和压力升高。由于在侧脑室水平横切面上，侧脑室大小稳定，从15周到分娩，侧脑室平均大小约为7.6±0.6mm，因此对第二平面-侧脑室水平横切面中侧脑室的相关测量是医生诊断的重要依据。如侧脑室平均大小超过均值的4倍标准差时，可认为侧脑室扩大；侧脑室后角宽度大于1.5cm时可诊断脑积水，如图2是侧脑室水平横切面上侧脑室后角宽度为4.04cm的图例。

医生这种目视测量方法的主要不足是：

(1)医学图像信息利用率不高，那些人眼无法分辨的图像信息得不到充分应用；

(2)图像诊断过程中的各种测量需要医生选择测量位置，相关诊断需要依赖医生的临床经验，因此个人主观性较强。发生误诊或漏诊是可能的。

(3)图像诊断工作带有个人的主观性，同一张医学图像，不同的医生可能会有不同的诊断结果。

利用图像处理的技术对胎儿超声图像进行分析，一方面可避免医生测量及诊断的主观性，另一方面可以借鉴已有案例数据库的类似诊断进行客观分析和比对，给出结论。

发明内容

本发明提出一种基于超声图像自动判别脑积水的方法，它利用图像处理中空间直方图金字塔相似性比较的技术自动判别胎儿患脑积水的可能性。采用该方法的好处是可充分利用图像的信息，尤其是胎儿正常脑图像与不同类型脑畸形的图像灰度在空间上的分布特性，方便客观地比较判断，该方法中实用的空间直方图金字塔具有平移不变、尺度不变和一定程度上旋转不变的特性，而且具备简单、快速的特点。

本发明的技术构思为，对新的胎儿脑图像首先在其第二平面-侧脑室水平横切面上提取脑内部，继而比较它与正常脑内部、脑积水脑内部在侧脑室水平横切面的空间直方图，再利用空间直方图之间的差异判断为胎儿脑积水的可能性。

本发明提出的一种基于超声图像自动判别脑积水的方法，其特征在于包含如下步骤：

(1)半自动方法提取所给胎儿超声图像侧脑室水平横切面上的颅骨椭圆，获得椭圆中心位置及长短轴；

(2)以椭圆中心为中心建立空间直方图金字塔，金字塔层数为N；

(3)分别计算所给胎儿超声图像和同孕周正常胎儿脑图像及同孕周脑积水侧脑室水平横切面颅脑内部图像空间直方图金字塔之间的距离；

(4)设定阈值，依据空间直方图金字塔之间的距离和阈值的关系，给出结果。

所述的半自动提取所给胎儿超声图像颅骨椭圆的方法包括以下步骤：人机交互在胎儿超声图像颅骨上比较均匀地选取三点；利用选择的三点拟合椭圆；拟合后获得椭圆的中心和长短轴长度。如附图3所示。