[发明专利]一种基于CT影像的气胸致肺萎陷程度精确计算方法

说明书

本发明属医学图像处理及应用技术领域，涉及一种基于CT影像的气胸致肺萎陷程度精确计算方法。本方法包括:首先输入肺部CT图像序列，然后选择初始层与感兴趣肺区；接着对CT序列图像进行分割得到肺实质区域，和气胸区域；最后计算肺萎陷比值。本方法软件界面简便、可操作性强，与目前公认的手工测量边界法之间有良好的一致性，并可避免人工勾画时手法上的误差，准确性和稳定性均好，且高效快捷：处理0.5cm及0.25cm层厚的完整肺部CT数字图像仅需耗时1.5分钟及3分钟，有推广普及应用的前景。

技术领域

本发明属于医学图像处理及应用技术领域。具体涉及一种基于CT影像的肺萎陷程度精确计算方法。本方法适用于外伤导致气胸时,肺萎陷百分比的测定。该方法基于医院对气胸患者常规拍摄的CT图像，通过当前医学图像分析领域最成熟和前沿的分割方法实现对肺组织和胸腔轮廓的分割，并基于数学上的三重积分法分别计算肺组织及胸腔的体积，从而获得肺萎陷的百分比，为人体损伤程度的法医学鉴定提供客观、科学的依据。

背景技术

据资料记载，2014年1月1日起施行的《人体损伤程度鉴定标准》中，重伤、轻伤中均有涉及肺萎陷百分比的条款，其中①重伤二级：第5.6.2g项)“血胸、气胸或者血气胸，伴一侧肺萎陷70％以上，或者双侧肺萎陷均在50％以上”，②轻伤一级：第5.6.3e)项“血胸、气胸或者血气胸，伴一侧肺萎陷30％以上，或者双侧肺萎陷均在20％以上”；可见，准确评估肺萎陷的比例对损伤程度鉴定结果的准确性起决定性作用，而是否构成重伤的鉴定结果，往往是决定案件需否追究刑事责任的关键；因此，一个能精确计算CT图像肺萎陷比例的方法对于维护司法鉴定意见的科学性、公正性十分必要。

目前法医临床实践中，根据CT片推断肺萎陷体积比的方法多而杂，其中：有根据临床经验法直接引用CT报告的结论的，有根据气胸宽度、气胸带占该侧肺野比例等估计肺萎陷比的，实践显示，以上二种方法主观性强，误差大，容易引起案件当事双方异议，引发投诉和重新鉴定。目前公认较为准确的方法是手工测量法，即手工逐层勾勒CT图像中待测的组织边界，再利用现有的图像分析软件(如Image-J、Photoshop、EasyTwain等)逐层测量肺与胸腔的面积，进而计算肺萎陷的百分比。但，该手工测量法受人为因素干扰较大：首先，利用鼠标进行的手工勾画不可避免有人为误差，特别是影像的边界模糊时，不同鉴定人对组织边界的勾画存在差异，计算结果的准确性和重复性较差；并且操作繁琐、工作量大，工作时间长，0.5cm层厚的完整肺部CT数字图像(共50-70幅)，熟练操作者平均耗时60分钟，新手则需100分钟以上；若测量0.25cm层厚的图像(共100-150幅)，熟练者耗时2小时，新手则需3小时以上。为防止测量的误差，在最终测量值接近鉴定标准规定的分界值时，还需要进行三次测量取均值，如此翻倍的工作量往往引起鉴定人心理上的抗拒，也容易因工作量大出现注意力涣散导致错误计算结果。此外，一种应用较少的是通过CT机携带的商用后处理软件实现肺部组织体积的自动测量，但这种方法需具备CT影像设备，对大多数鉴定机构是不现实的，可操作性不强。因此，业内技术人员关注到提出一个科学、准确、简便、实用的肺萎陷程度计算方法，其将具有很强的实际应用价值。

截止目前为止，肺萎陷程度精确计算的图像处理技术尚少，目前报道的一例是基于VisualC++6.0软件研制的计算气胸致肺压缩程度的评估系统，是利用特定的三维重建方法将二维的CT序列图像重建成立体模型，再根据阈值对肺部区域和气胸区域进行分辨，通过人工操作进行校准边界，最后计算不同区域的比值得到肺萎陷百分比。该方法缺乏对图像的去噪处理，分割结果会受噪声的影响；且对不同目标均使用固定阈值的方法容易造成过分割和欠分割；此外，后期大量的人工干预也降低了整体的效率。

基于现有技术的现状，本申请的发明人拟采用基于序列二维图像的分割方法，对医院通用的肺部CT的DICOM数字图像进行目标测定，计算各区域体积的比值，为气胸导致肺萎陷程度的精确计算提供一种新的方法。

发明内容