[发明专利]一种医学影像软骨分割三维成像方法和系统

说明书

本发明涉及一种基于生理解剖特征结合阈值筛选的医学影像软骨分割三维成像方法和系统，通过生理的解剖特征，能够明确区分哪些区域不属于软骨区域，同时根据软骨基本厚度结合阈值筛选方法分割实现软骨之间接触面的正确分割，避免了以往人工分割所带来的效率低、容易出错等问题，能够极大提升软骨诊断效率。

技术领域

本发明涉及医学影像处理技术领域，尤其涉及一种基于生理解剖特征结合阈值筛选的医学影像软骨分割三维成像方法和系统。

背景技术

软骨为关节面上骨表面覆盖的一层具有一定弹性的骨组织，其在关节相对运动或滑动时起到减少摩擦和缓冲作用。软骨体积的减少、表面光滑度的改变都会影响到关节的功能，表现关节痛，关节活动受限，严重者容易致残。目前检查软骨的主要方法是关节镜，虽然关节镜能够直接观察到软骨外表面的情况，但是其不能观察到软骨与骨接触面情况，并且是一种有创检查，因此常采用核磁共振检查。核磁共振检测使用不同灰度值标识不同密度的人体组织结构，从而能够直观的分辨各个人体组织结构的位置和状态。但由于软骨典型厚度仅约2-3mm，关节内部的两个软骨面接触紧密，软骨的密度以及含水量与周围结缔组织以及肌肉组织基本一致导致核磁共振图像上灰度值变化不够明显，这些原因导致了利用核磁共振检测时采用传统方法分离软骨以及软骨表面很容易将周围其他组织计入软骨组织，并且不能够将两个软骨之间接触面分离开来；人工区分软骨接触面的方法耗时较多，并且存在人为差异，不同人处理相同的软骨表面可能存在差异。因此急需一种能够在核磁共振图像基础上准确分割软骨的系统。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提出一种基于生理解剖特征结合阈值筛选的医学影像软骨分割三维成像方法和系统，通过生理的解剖特征，能够明确区分哪些区域不属于软骨区域，同时根据软骨基本厚度及灰度分割实现软骨之间接触面的正确分割。

为实现以上目的，本发明所采用的技术方案包括：

一种医学影像软骨分割三维成像方法，其工作步骤包括：

1)获得待检测者的核磁共振医学影像图像序列，利用阈值筛选方法建立软骨与关节骨骼接触面的表面三维曲面，即软骨内表面三维曲面；

2)将软骨内表面三维曲面划分为多个微分面，即软骨内表面三维曲面微分面；

3)以软骨内表面三维曲面微分面为底面向软骨生长方向做法向量，即外法向量；

4)以软骨内表面三维曲面微分面为底面、外法向量为高度方向做微分体，依据核磁共振医学影像图像序列推导出微分体沿高度方向的灰度分布曲线B＝f(x)，其中B代表灰度，x代表高度；

5)当微分体沿高度方向的灰度分布曲线存在一点x'使曲线变化率大于灰度曲线区分点时，即存在一点x'使f(x)的导数小于导数区分点时可直接确定此微分体对应的软骨远骨面的微分面位置，即直接采用阈值筛选方法确定此微分体对应的软骨远骨面的微分面位置，所得微分面位置即为软骨外表面三维曲面微分面所在位置，从而得到对应此微分面的软骨厚度；

6)当微分体沿高度方向的灰度分布曲线不存在一点x'使曲线变化率大于灰度曲线区分点，采用生理解剖特征方法校正，在x取值为0至待检测者的预期软骨参数厚度之间存在一点x”满足x”使f(x)的导数第一次为0，则x”为此微分体对应的软骨远骨面的微分面位置，即软骨外表面三维曲面微分面所在位置，从而得到对应此微分面处的软骨厚度；

7)连接所有软骨外表面三维曲面微分面形成软骨外表面三维曲面，结合软骨内表面三维曲面形成软骨三维图像。

所述待检测者的预期软骨参数通过医学上的软骨参数典型值获得。

所述待检测者的预期软骨参数通过待检测者的个人因素从软骨参数数据库中选择合适的软骨参数并从修正参数表中选取适合的修正参数计算得到。