一種基于形狀特征的超聲圖像膀胱容積測量方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種膀胱容積測試方法及裝置，尤其涉及一種基于形狀特征的超聲圖 像膀胱容積測量方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 膀胱體積是急診科，麻醉科，泌尿科，ICU等科室臨床應(yīng)用的重要參數(shù)，反映的是膀 胱內(nèi)的尿量。對于泌尿系統(tǒng)來說，膀胱殘余尿液容積和充盈尿液容積的測量結(jié)果，常作為診 斷病例的重要依據(jù)。膀胱是人體一個非常重要的器官，它具有以下幾個臨床表現(xiàn)：1)關(guān)于 形狀：空虛狀態(tài)下呈倒置的"三棱錐"形狀，充盈狀態(tài)下呈"橢球"狀；2)膀胱可近似看成左 右對稱；3)膀胱內(nèi)除了尿液之外沒有其他物質(zhì)，所以膀胱容積即為膀胱內(nèi)尿液量；如膀胱 內(nèi)無尿液，則膀胱壁為黏連狀態(tài)。
[0003] 目前，臨床上測量膀胱容積的方法主要是X光造影，其測量方法首先是靜脈注射 造影劑，利用造影劑與周圍組織的密度差別產(chǎn)生對比，通過X光成像觀察其在膀胱內(nèi)的聚 集，從而估計膀胱內(nèi)的尿液量。但是這是一種對人體產(chǎn)生創(chuàng)傷的方法，不僅X線照射對人體 有一定程度的傷害，而且造影劑使得使用者面臨過敏不適的風(fēng)險。
[0004] 隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，超聲無創(chuàng)檢測在臨床應(yīng)用中得到發(fā)展，采用超聲無創(chuàng)的方 式可準(zhǔn)確監(jiān)測和測量膀胱的體積，目前，這種方法需要手動采集多方向膀胱B超圖像，用戶 的操作手法和熟悉程度影響了圖像質(zhì)量，從而導(dǎo)致測量誤差；其次，測量各個方向的膀胱B 超圖像中的膀胱徑，不可避免地增加了用戶的工作量，測量耗時長。這種膀胱測量方法未結(jié) 合臨床的實際情況，忽略了膀胱在不同狀態(tài)下表現(xiàn)的形狀差異，導(dǎo)致測量結(jié)果不精確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實施例提供一種基于形狀特征的超聲圖像膀胱容積測量方法及裝置，其結(jié) 合膀胱在臨床中不同狀態(tài)下表現(xiàn)出的形態(tài)差異，將膀胱的形狀作為先驗知識，自動根據(jù)膀 胱當(dāng)前的形狀計算其容積，提高了膀胱容積測量的準(zhǔn)確性。
[0006] 本發(fā)明實施例采用以下技術(shù)方案：
[0007] 第一方面，本技術(shù)方案提供一種基于形狀特征的超聲圖像膀胱容積測量方法，包 括：獲取二維膀胱超聲圖像；根據(jù)所述二維膀胱超聲圖像識別膀胱的形狀；根據(jù)膀胱的形 狀測量膀胱的容積。
[0008] 其進(jìn)一步技術(shù)方案為，所述根據(jù)所述二維膀胱超聲圖像識別膀胱的形狀，包括：分 割所述二維膀胱超聲圖像，獲取膀胱區(qū)域及所述膀胱區(qū)域的邊界；分析所述膀胱區(qū)域及所 述膀胱區(qū)域的邊界，提取所述二維膀胱超聲圖像的圖像特征，建立所述二維膀胱超聲圖像 的圖像特征矩陣；將所述圖像特征矩陣輸入基于形狀特征的形狀分類器，獲得膀胱的形狀。
[0009] 其進(jìn)一步技術(shù)方案為，所述將所述圖像特征矩陣輸入基于形狀特征的形狀分類 器，獲得膀胱的形狀之前，還包括：提取膀胱不同形狀時的圖像特征矩陣進(jìn)行訓(xùn)練，得到基 于形狀特征的形狀分類器。
[0010] 其進(jìn)一步技術(shù)方案為，所述提取膀胱不同形狀時的圖像特征矩陣進(jìn)行訓(xùn)練，得到 基于形狀特征的形狀分類器，具體為，使用k-means算法對圖像特征矩陣訓(xùn)練，得到基于形 狀特征的形狀分類器。
[0011] 其進(jìn)一步技術(shù)方案為，所述圖像特征矩陣包括所述超聲圖像膀胱區(qū)域的面積S、所 述膀胱區(qū)域邊界的周長L和圓形度C，其中，C = ·^所述面積S為膀胱區(qū)域所含像素的個 數(shù)；所述周長L為依次累加所述膀胱區(qū)域邊界兩兩相鄰像素的距離得到的長度。
[0012] 其進(jìn)一步技術(shù)方案為，所述二維膀胱超聲圖像包括第一超聲圖像與第二超聲圖 像，所述第一超聲圖像為穿過膀胱中心的最大縱切面，所述第二超聲圖像為平行于所述第 一超聲圖像且間距為預(yù)定距離的膀胱縱切面；
[0013] 所述根據(jù)膀胱的形狀測量膀胱的容積，具體為：
[0014] 當(dāng)將所述圖像特征矩陣輸入基于形狀特征的形狀分類器，獲得膀胱的形狀為三棱 錐形時，膀胱容積的計算公式為：
【主權(quán)項】
1. 一種基于形狀特征的超聲圖像膀胱容積測量方法，其特征在于，包括： 獲取二維膀胱超聲圖像； 根據(jù)所述二維膀胱超聲圖像識別膀胱的形狀； 根據(jù)膀胱的形狀測量膀胱的容積。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述二維膀胱超聲圖像識別膀 胱的形狀，包括： 分割所述二維膀胱超聲圖像，獲取膀胱區(qū)域及所述膀胱區(qū)域的邊界； 分析所述膀胱區(qū)域及所述膀胱區(qū)域的邊界，提取所述二維膀胱超聲圖像的圖像特征， 建立所述二維膀胱超聲圖像的圖像特征矩陣； 將所述圖像特征矩陣輸入基于形狀特征的形狀分類器，獲得膀胱的形狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述將所述圖像特征矩陣輸入基于形狀 特征的形狀分類器，獲得膀胱的形狀之前，還包括： 提取膀胱不同形狀時的圖像特征矩陣進(jìn)行訓(xùn)練，得到基于形狀特征的形狀分類器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述提取膀胱不同形狀時的圖像特征矩 陣進(jìn)行訓(xùn)練，得到基于形狀特征的形狀分類器，具體為，使用k-means算法對圖像特征矩陣 訓(xùn)練，得到基于形狀特征的形狀分類器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述圖像特征矩陣包括所述超聲圖像 膀胱區(qū)域的面積S、所述膀胱區(qū)域邊界的周長L和圓形度C，其中：
所述面積S為 膀胱區(qū)域所含像素的個數(shù)；所述周長L為依次累加所述膀胱區(qū)域邊界兩兩相鄰像素的距離 得到的長度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述二維膀胱超聲圖像包括第一超聲圖 像與第二超聲圖像，所述第一超聲圖像為穿過膀胱中心的最大縱切面，所述第二超聲圖像 為平行于所述第一超聲圖像且間距為預(yù)定距離的膀胱縱切面； 所述根據(jù)膀胱的形狀測量膀胱的容積，具體為： 當(dāng)將所述圖像特征矩陣輸入基于形狀特征的形狀分類器，獲得膀胱的形狀為三棱錐形 時，膀胱容積的計算公式為：
當(dāng)將所述圖像特征矩陣輸入基于形狀特征的形狀分類器，獲得膀胱的形狀為橢球形 時，膀胱容積的計算公式為：
其中，Si為所述第一超聲圖像對應(yīng)的膀胱區(qū)域的面積；S2為所述第二超聲圖像對應(yīng)的 膀胱區(qū)域的面積；d為所述第一超聲圖像與所述第二超聲圖像之間的距離；a為所述第一超 聲圖像對應(yīng)膀胱區(qū)域的長半軸的長度；b為所述第一超聲圖像對應(yīng)膀胱區(qū)域與a垂直的短 半軸的長度。
7. -種基于形狀特征的超聲圖像膀胱容積測量裝置，其特征在于，包括： 二維膀胱超聲圖像獲取單元：用于獲取二維膀胱超聲圖像； 膀胱形狀識別單元：用于根據(jù)所述二維膀胱超聲圖像識別膀胱的形狀； 膀胱容積測量單元：用于根據(jù)膀胱的形狀測量膀胱的容積。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于形狀特征的超聲圖像膀胱容積測量裝置，其特征在于， 所述二維膀胱超聲圖像獲取單元包括第一二維膀胱超聲圖像獲取單元及第二二維膀胱超 聲圖像獲取單元； 所述第一二維膀胱超聲圖像獲取單元用于獲取穿過膀胱中心的最大縱切面的第一超 聲圖像； 所述第二二維膀胱超聲圖像獲取單元用于獲取平行于所述第一超聲圖像且間距為預(yù) 定距離的膀胱縱切面的超聲圖像。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于形狀特征的超聲圖像膀胱容積測量裝置，其特征在于， 所述膀胱形狀識別單元包括二維膀胱超聲圖像分割單元、圖像特征矩陣建立單元、形狀分 類器單元及膀胱形狀獲得單元； 所述二維膀胱超聲圖像分割單元用于分割所述二維膀胱超聲圖像，獲取膀胱區(qū)域及所 述膀胱區(qū)域的邊界； 所述圖像特征矩陣建立單元用于分析所述膀胱區(qū)域及所述膀胱區(qū)域的邊界，提取所述 二維膀胱超聲圖像的圖像特征，建立所述二維膀胱超聲圖像的圖像特征矩陣； 所述圖像特征矩陣包括所述超聲圖像膀胱區(qū)域的面積S、所述膀胱區(qū)域邊界的周長L
和圓形度C，其中： _所述面積S為膀胱區(qū)域所含像素的個數(shù)；所述周長L為依次累 9 加所述膀胱區(qū)域邊界兩兩相鄰像素的距離得到的長度； 所述形狀分類器單元是提取膀胱不同形狀時的圖像特征矩陣使用k-means算法進(jìn)行 訓(xùn)練，得到基于形狀特征的形狀分類器； 所述膀胱形狀獲得單元用于將所述圖像特征矩陣輸入基于形狀特征的形狀分類器，獲 得膀胱的形狀。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于形狀特征的超聲圖像膀胱容積測量裝置，其特征在于， 所述二維膀胱超聲圖像包括第一超聲圖像與第二超聲圖像，所述第一超聲圖像為穿過膀胱 中心的最大縱切面，所述第二超聲圖像為平行于所述第一超聲圖像且間距為預(yù)定距離的膀 胱縱切面； 當(dāng)將所述圖像特征矩陣輸入基于形狀特征的形狀分類器，獲得膀胱的形狀為三棱錐形 時，膀胱容積的計算公式為：
當(dāng)將所述圖像特征矩陣輸入基于形狀特征的形狀分類器，獲得膀胱的形狀為橢球形 時，膀胱容積的計算公式為：
其中，Si為所述第一超聲圖像對應(yīng)的膀胱區(qū)域的面積；s2為所述第二超聲圖像對應(yīng)的 膀胱區(qū)域的面積；d為所述第一超聲圖像與所述第二超聲圖像之間的距離；a為所述第一超 聲圖像對應(yīng)膀胱區(qū)域的長半軸的長度；b為所述第一超聲圖像對應(yīng)膀胱區(qū)域與a垂直的短 半軸的長度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于形狀特征的超聲圖像膀胱容積測量方法及裝置，該基于形狀特征的超聲圖像膀胱容積測量方法包括：獲取二維膀胱超聲圖像；根據(jù)所述二維膀胱超聲圖像識別膀胱的形狀；根據(jù)膀胱的形狀測量膀胱的容積。該基于形狀特征的超聲圖像膀胱容積測量裝置包括：二維膀胱超聲圖像獲取單元：用于獲取二維膀胱超聲圖像；膀胱形狀識別單元：用于根據(jù)二維膀胱超聲圖像識別膀胱的形狀；膀胱容積測量單元：用于根據(jù)膀胱的形狀測量膀胱的容積。本發(fā)明提供的基于形狀特征的超聲圖像膀胱容積測量方法及裝置，結(jié)合膀胱在臨床中不同狀態(tài)下表現(xiàn)出的形態(tài)差異，將膀胱的形狀作為先驗知識，自動根據(jù)膀胱當(dāng)前的形狀計算其容積，提高了膀胱容積測量的準(zhǔn)確性。
【IPC分類】A61B8-00
【公開號】CN104546000
【申請?zhí)枴緾N201510004037
【發(fā)明人】王雙衛(wèi), 盧英霞, 馮耿超, 倪東
【申請人】深圳市大深生物醫(yī)學(xué)工程轉(zhuǎn)化研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月5日