[发明专利]三维断层扫描图像中树状管腔结构中心线的提取方法和装置

说明书

本发明提出一种三维断层扫描图像中树状管腔结构中心线的提取方法和装置，涉及图像处理领域，该方法包括获取待处理的三维断层扫描图像，并分别进行过分割预处理和特征提取预处理，将过分割预处理后的图像通过过分割网络得到第一过分割的图像，并对其进行细化以获得第一中心线图像；将特征提取预处理后的图像通过特征提取网络提取图像中每个像素点对应的深度特征；以第一中心线图像上的每个像素点为结点，根据每个结点的空间特征和深度特征构建第一图模型，并将其通过图卷积网络获得初始中心线，并通过最小生成树算法进行优化，输出树状管腔结构中心线的提取结果。通过本发明能够准确地提取中心线，提升了中心线提取的稳定性与鲁棒性。

技术领域

本发明涉及医学图像处理技术领域，尤其涉及一种三维断层扫描图像中树状管腔结构中心线的提取方法和装置。

背景技术

目前，在医学图像处理技术领域，利用计算机断层扫描技术根据人体的不同组织对于X光的吸收程度不同，可以提供人体内部组织的视觉表达，断层成像能够产生人体组织的二维断层图像，通过一系列二维图像来记录人体组织的三维信息，该成像方式具有速度快、分辨率高等优点，是目前主流的一种医学成像方式。三维断层扫描图像中的树状管腔包括动脉、静脉、气管等，对这些结构进行检查分析是诊断治疗相关疾病的重要辅助手段。以冠状动脉为例，通过血管的中心线可以帮助医生比较清楚地了解血管的连接情况和具体的走势方向，进而简化医生的诊断流程，同时通过中心线可以帮助医生绘制出三维图像，为医生提供感兴趣区域的直观感受，帮助医生更好的判断疾病，在进行实时的机械手术时提供较大的便利，目前在心血管疾病的预防与诊断方面已经得到了大量研究和广泛应用。

三维断层扫描图像对于医生诊断心血管疾病以及肺部疾病起着越来越重要的作用。该图像中包含了各个器官组织重要的生理信息与病理信息。在临床应用上，医生希望能够直接观察到气管或者冠脉的三维树结构，进而判断其空间位置，具体走向等，帮助其更好地诊断疾病。管腔的中心线可以很好地提供这些信息，因而在临床上，从三维断层扫描图像上提取中心线是一项基础的任务。此外中心线可以为后续的器官分割提供重要的信息，在已知气管或者冠脉中心线的基础上对其进行分割，可以很大地提升其分割性能与效率。另外多种基于三维断层扫描图像进行可视化重建的技术已经被用于医疗诊断中，比如曲面重建技术，最大信号投影和多平面重建技术等，这些任务中，中心线的提取都是其重要步骤之一。然而由于一些管腔与背景之间的边界可能是高度模糊的，导致感兴趣的区域与背景之间的特征相似度很高，难以区分，并且无论是在冠脉中还是在气管上，由于存在较多的分支，分支之间可能由于图像质量问题出现粘连的情况，导致管腔的结构很复杂，并且变化较大，对中心线的提取造成较大的困难，所以树状管腔中心线的提取还面临着很大的挑战。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种三维断层扫描图像中树状管腔结构中心线的提取方法，该方法先获取待处理的三维断层扫描图像，通过树状管腔中心线的提取方法，得到相应的树状管腔结构的中心线预测结果。然后由卷积神经网络完成管腔的过分割，再结合图卷积网络实现最终的预测结果。其中过分割可以尽可能保证管腔的完整性，经过对管腔的细化操作，得到带有噪声的中心线图像，结合卷积神经网络和图网络提取结点的结构特征和图像特征，去除错误的中心线采样点，最后结合最小生成树算法进一步优化中心线。卷积神经网络可以充分利用图像空间信息，图网络又能结合管腔的结构信息，实现了准确的中心线提取，保证了中心线的提取方法的稳定性与鲁棒性。

本发明的第二个目的在于提出一种三维断层扫描图像中树状管腔结构中心线的提取装置。

本发明的第三个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的方法，包括：

获取待处理的三维断层扫描图像，所述三维断层扫描图像中包括树状管腔结构；

对所述三维断层扫描图像分别进行过分割预处理和特征提取预处理；