[发明专利]CTA图像中肝脏血管增强及肝脏与血管同时分割的方法

说明书

技术领域

本发明涉及医学图像处理领域，具体的说是CT(计算机断层扫描造影增强)图像中肝脏血管的增强以及肝实体与血管的同时分割。

背景技术

肝脏及血管结构对于肝病诊断及肝病手术的指导具有非常重要的意义。CTA(计算机断层扫描造影增强)技术是最常用的肝脏及血管影像诊断技术之一。通过CTA，医生可以得到一系列血管增强的二维CT切片。肝脏体积是肝病手术的重要参考指标，然而腹部CTA图像往往存在低对比度，高信噪比，边界模糊，肝脏与其他灰度相近组织粘连等不利因素，使得准确的肝脏分割成为一个难题。另外肝脏血管结构本身很复杂，医生很难直接通过二维切片推知完整的三维血管结构。有效地增强及准确地分割CTA图像中的血管已经成为计算机辅助手术的关键技术。由于在CT图像扫描之前检查者被注射了造影剂，CTA图像中血管的灰度值相对于肝组织会偏高。但是由于造影剂在血液中的不均匀分布及血管狭窄等因素造成血管出现明显的灰度不均匀以及血管与肝组织之间弱对比度等现象，这往往使得基于灰度值和基于血管边界强度的图像分割算法失效。人们提出了一系列的活动轮廓模型解决此类问题如CURVES，但由于血管结构复杂，在很多地方都非常细，而且由于前面提到灰度不均匀和低对比度问题，这类模型很难准确地分割血管，尤其是细的血管。其次，血管分叉的地方往往也是很多根据各向异性特征方法不能很好地探测的地方。此外由于腹部扫描图像中含有很多无关的组织，如胃，心脏，脾脏等等，与肝脏灰度值很接近，其中也会含有血管，这使得在复杂的图像中直接提取血管及分割出肝脏有很大困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种能够克服灰度不均、低对比度、噪声弱边界等不利影响的血管图像增强和分割的方法，同是提供了一种能够克服弱边界，高信噪比，轻度病变和灰度值相近的软组织干扰的肝脏分割方法。

为解决该技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明公开了一种CTA图像中肝脏血管增强的方法，包括下述步骤：

(1)对图像进行去噪预处理，并交互地初始化；

(2)确定图像I(x)每个像素点的各向异性特征及特征邻域；

(3)确定图像I(x)每个像素点特征邻域内的灰度分布特征和纹理特征；

(4)根据特征邻域内的灰度分布及纹理特征特征和各向异性特征增强血管。

本发明中，所述肝脏血管增强方法中步骤(1)的具体过程是：

首先对输入图像I(x)进行高斯平滑和中值滤波、去除噪声，将图像显示窗位调整至[0，N]，然后人工交互式地确定一块仅包含肝脏实质的区域

以上所述符号Ω为图像I(x)定义域，符号表示集合包含于。

本发明中，所述肝脏血管增强方法中步骤(2)的具体过程是：

a.计算每一个像素点x半径为r的球形邻域B(x，r)内灰度值分布的一阶矩其中

b、计算M¹(r，x)的三个特征值分别是λ₁，λ₂，λ₃，且假定λ₁≥λ₂≥λ₃，相应的特征向量分别是v₁，v₂，v₃；

c、利用一阶矩的特征值确定图像每个像素点的各向异性特征AS：

由于在血管的区域λ₁ ？λ₂，λ₃≈0，而在肝脏等区域λ₁≈λ₂≈λ₃，从而用下面的量表征各向异性特征：

AS=λ2+λ3λ1+λ2+λ3]]>

在血管内部AS≈0。