本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域，特別是涉及一種靜脈竇的分割方法。

背景技術(shù)：

血管成像技術(shù)包括CT血管造影(CTA，CT angiography)，磁共振血管造影(Magnetic Resonance Angiography，MRA)，以及MR非造影成像等，可以幫助醫(yī)生診斷血管的各種疾病，如鈣化、狹窄、動脈瘤、硬腦膜靜脈竇等。硬腦膜靜脈竇疾病是一類醫(yī)生關(guān)注的血管疾病，如靜脈竇血栓，硬腦膜動靜脈瘺等。為便于醫(yī)生的診斷，單獨(dú)分割這部分血管以供醫(yī)生觀察、測量和診斷。另一方面，在血管造影時，由于造影劑的流動，使得在腦部血管造影時，靜脈竇也會顯影。當(dāng)醫(yī)生進(jìn)行腦內(nèi)血管診斷而非靜脈竇時，包裹在大腦表面的靜脈竇會遮擋腦內(nèi)血管，妨礙醫(yī)生對于腦內(nèi)血管的觀察和操作。因此需要在已提取的血管樹中將靜脈竇分割出來單獨(dú)顯示，以避免遮擋。

現(xiàn)有技術(shù)中，血管提取的方法主要有：采用模型的方式，建立血管的管狀結(jié)構(gòu)模型。這種方法需要在待提取的每條血管上尋找種子點(diǎn)，適用于提取主要的分叉很少的動脈血管，而不適用于樹狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的血管，因靜脈竇為非管狀結(jié)構(gòu)，因此該方法無法有效提取靜脈竇。還有基于解剖學(xué)先驗(yàn)知識，建立數(shù)學(xué)模型，采用迭代計(jì)算方式，并結(jié)合分水嶺分割方法，最終分割出靜脈竇。但是此種方法需要依賴同一病人的多種磁共振(MRI)圖像，例如T1MRI圖像與TOF MRA圖像同時存在，且迭代計(jì)算過程非常繁瑣。

因此，有必要對現(xiàn)有的靜脈竇的分割方法進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題提出一種靜脈竇的分割方法，其能有效改進(jìn)現(xiàn)有靜脈竇的分割方法，獲取完整的靜脈竇。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種靜脈竇的分割方法，包括如下步驟：

輸入醫(yī)學(xué)圖像，所述醫(yī)學(xué)圖像包含靜脈竇和若干血管所在的大腦區(qū)域；

以閾值a為寬度膨脹所述大腦區(qū)域獲取第一掩膜，以閾值b為寬度腐蝕所述大腦區(qū)域獲取第二掩膜，將所述第一掩膜和第一掩膜相減獲取減影圖像，所述減影圖像包含若干個連通域；

在所述若干個連通域中，確定所述靜脈竇所在的連通域；

以所述靜脈竇所在的連通域作為起始區(qū)域，沿第一方向進(jìn)行區(qū)域生長獲取所述靜脈竇。

優(yōu)選的，確定所述靜脈竇所在的連通域的方法包括：

選取所減影圖像中任一個連通域進(jìn)行條件判定，如滿足以下任一條件，則該連通域?yàn)樗鲮o脈竇所在的連通域：

該連通域的體積大于第一閾值；或者，

該連通域的體積大于第二閾值；或者，

該連通域的體積大于第三閾值，且位于大腦區(qū)域的頂部。

優(yōu)選的，所述第一閾值、第二閾值和第三閾值的大小依次遞減。

優(yōu)選的，確定所述靜脈竇所在的連通域的方法還包括：計(jì)算該連通域內(nèi)貼近顱骨的體素點(diǎn)個數(shù)與體素點(diǎn)總數(shù)的比值大于閾值a，則該連通域?yàn)樗鲮o脈竇所在的連通域。

優(yōu)選的，確定所述靜脈竇所在的連通域的方法還包括：計(jì)算該連通域內(nèi)與背景距離小于閾值b的體素點(diǎn)個數(shù)與體素點(diǎn)總數(shù)的比值，若所述比值大于閾值c，則該連通域?yàn)樗鲮o脈竇所在的連通域。

優(yōu)選的，確定所述靜脈竇所在的連通域的方法還包括：選取所減影圖像中任一個連通域作位置判定，如該連通域位于第一區(qū)域，如該連通域位于第一區(qū)域，則標(biāo)記該連通域?yàn)檠?；否則，該連通域進(jìn)行所述條件判斷。

優(yōu)選的，所述第一區(qū)域?yàn)樗龃竽X區(qū)域的前下方。

優(yōu)選的，還包括對減影圖像包含若干個連通域以閾值d為寬度進(jìn)行腐蝕操作。

優(yōu)選的，其特征在于，還包括以閾值e為寬度對所述靜脈竇所在的連通域進(jìn)行膨脹操作。

優(yōu)選的，其特征在于，所述第一方向?yàn)榇竽X區(qū)域重心指向靜脈竇所在連通域的方向。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：以大腦分割為基礎(chǔ)，根據(jù)以閾值a為寬度膨脹所述大腦區(qū)域獲取第一掩膜，以閾值b為寬度腐蝕所述大腦區(qū)域獲取第二掩膜獲取的減影圖像初步識別靜脈竇所在的區(qū)域；基于靜脈竇的尺寸、空間構(gòu)型、空間位置等與腦血管的差異特性進(jìn)行條件判定，區(qū)分相互粘連和覆蓋的靜脈竇與其它腦血管；以靜脈竇所在連通域?yàn)槠鹗紖^(qū)域進(jìn)行區(qū)域生長，得到完整的靜脈竇。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中靜脈竇的分割方法流程圖；

圖2為本發(fā)明又一實(shí)施例中靜脈竇的分割方法流程圖；

圖3a為本發(fā)明一實(shí)施例中分割靜脈竇前的結(jié)果示意圖；

圖3b為本發(fā)明一實(shí)施例中分割靜脈竇后的結(jié)果示意圖。

【具體實(shí)施方式】

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。

其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時，為便于說明，所述示意圖只是實(shí)施例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。

本實(shí)施例采用一種靜脈竇的分割方法如圖1所示，包括如下步驟：

S11：輸入醫(yī)學(xué)圖像，所述醫(yī)學(xué)圖像包含靜脈竇和若干血管所在的大腦區(qū)域；本實(shí)施例中，所述醫(yī)學(xué)圖像可以通過CT血管造影(CTA)，磁共振血管造影(MRA)等血管造影成像技術(shù)，以及MR非造影成像獲取。所述醫(yī)學(xué)圖像可以是三維序列圖像，其中包含若干個二維切片圖像。所述大腦區(qū)域包括靜脈竇、腦中動脈、腦前動脈和腦后動脈等血管區(qū)域，以及顱骨、枕骨等骨頭組織區(qū)域。由于造影劑顯影作用，靜脈竇在所述醫(yī)學(xué)圖像上與其他血管或血管樹的強(qiáng)度值相近，空間上有部分覆蓋、疊加，影響醫(yī)生對靜脈竇的診斷，或者對其他腦內(nèi)動脈血管的檢測。

S12：膨脹所述大腦區(qū)域獲取第一掩膜，腐蝕所述大腦區(qū)域獲取第二掩膜，將所述第一掩膜和第一掩膜相減獲取減影圖像。所述減影圖像包含若干個連通域。

由于靜脈竇在空間位置上緊貼顱骨邊緣生長，可以通過所述減影圖像初步定位包含有靜脈竇所在區(qū)域的減影圖像，該區(qū)域一般呈環(huán)狀區(qū)域。所述減影圖像中還包括其它腦動脈等血管組織。本實(shí)施例中，所述膨脹是針對大腦區(qū)域以一定寬度，例如5mm、10mm或者20mm，或者根據(jù)大腦區(qū)域長徑比例，例如5％選取，沿大腦重心指向顱骨方向(即向大腦區(qū)域以外方向)擴(kuò)張獲取所述第一掩膜，所述腐蝕是針對大腦區(qū)域以一定為寬度，例如5mm、10mm或者20mm，或者根據(jù)大腦區(qū)域長徑比例，例如5％選取，然后沿大腦區(qū)域內(nèi)部方向收縮獲取所述第二掩膜。所述減影圖像為包含若干個連通域的二值化圖像，所述連通域可以為靜脈竇，大腦動脈，或者各類血管的粘連、纏繞構(gòu)成的二值化圖像。在一些實(shí)施例中，為避免血管之間的粘連、纏繞，可以對各個連通域以閾值d進(jìn)行腐蝕操作，便于后續(xù)連通域的判定，本實(shí)施例中，閾值d選取為1-2個體素點(diǎn)。

S13、在所述減影圖像的若干個連通域中，確定所述靜脈竇所在的連通域。如前述步驟，所述減影圖像包含若干個連通域，該連通域可以為靜脈竇，大腦動脈等血管組織。由于靜脈竇與其它腦血管組織在空間位置、形態(tài)、尺寸等方面有一定差異，例如空間位置上，靜脈竇緊貼顱骨邊緣生長，靜脈竇有一部分空間走向位于大腦頂部并貼近顱骨邊緣；形態(tài)上，靜脈竇分叉較少，并且為非細(xì)長型；尺寸上靜脈竇在圖像上是體積較大的三維連通域，在一些實(shí)施例中可達(dá)2000m³以上。因此可以設(shè)定根據(jù)靜脈竇與其它腦血管的差異特性作條件判定，以區(qū)分相互粘連和覆蓋的靜脈竇與其它腦血管，例如滿足形狀、尺寸任一條件或組合條件，即可確定靜脈竇所在的連通域。

S14：以所述靜脈竇所在的連通域作為起始區(qū)域，沿第一方向進(jìn)行區(qū)域生長獲取所述靜脈竇。由于前述步驟中的操作使得所述靜脈竇所在的連通域并非完整的靜脈竇。例如，步驟S12中，獲取所述減影圖像中可能缺失部分靜竇脈，并且腐蝕和膨脹操作為不可逆操作，具有尖銳邊緣的靜竇脈的部分區(qū)域經(jīng)過腐蝕和膨脹操作后無法完全復(fù)原。又例如，由于掃描區(qū)域的設(shè)定，使得獲取圖像中缺失部分靜脈竇等。因此本步驟中，以所述靜脈竇所在的連通域作為起始區(qū)域進(jìn)行區(qū)域生長，直至所述靜脈竇所在連通域中沿第一方向生長的血管連通域的形態(tài)或體積對比醫(yī)學(xué)圖像中在對應(yīng)區(qū)域中所提取的血管連通域的形態(tài)或體積一致，則停止生長，獲取完整的靜脈竇。進(jìn)一步的，根據(jù)靜脈竇空間位置走向，所述第一方向優(yōu)選為沿大腦區(qū)域重心指向靜脈竇所在連通域的方向，即向大腦區(qū)域以外的方向生長獲取完整的靜脈竇圖像。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，本發(fā)明還提供一靜脈竇的分割方法的實(shí)施例，下面結(jié)合圖2和圖3所示作詳細(xì)說明。

S21，輸入醫(yī)學(xué)圖像。本實(shí)施例中，所述醫(yī)學(xué)圖像可以為包含大腦區(qū)域CTA圖像，所述大腦區(qū)域基于一種或多種算法，包括閾值法、區(qū)域生長法、基于能量函數(shù)的方法、水平集方法、區(qū)域分割和/或合并、邊緣跟蹤分割法、統(tǒng)計(jì)模式識別方法、均值聚類分割法、模型法、基于可變形模型的分割法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、最小路徑分割法、跟蹤法、基于規(guī)則的分割法、耦合表面分割法等，或者上述分割方法的任意組合獲取大腦區(qū)域，所述大腦區(qū)域包括完整的血管組織。該血管組織包括靜脈竇、腦前動脈、腦中動脈等各類血管。

S22，膨脹所述大腦區(qū)域獲取第一掩膜，寬度腐蝕所述大腦區(qū)域獲取第二掩膜，將所述第一掩膜和第一掩膜相減獲取減影圖像。所述減影圖像包括若干個連通域。所述若干個連通域可以為靜脈竇，大腦動脈等血管組織。因此需要確定靜脈竇所在的連通域。本實(shí)施例中，選取20mm寬度膨脹所述大腦區(qū)域，選取10mm寬度腐蝕所述大腦區(qū)域。

S23，對所述減影圖像包含的若干個連通域以閾值d為寬度進(jìn)行腐蝕操作。由于空間形態(tài)上血管之間可能產(chǎn)生粘連，在掩膜圖像上呈現(xiàn)為若干個連通域之間有粘連；又如步驟S22中膨脹和腐蝕操作過程中也可能使得獲取的若干個連通域之間有粘連，為了提高后續(xù)條件判定的準(zhǔn)確性，需要對各連通域進(jìn)行腐蝕操作以消除粘連情況。本實(shí)施例中，所述閾值d選取為1-2個體素點(diǎn)。

下面詳細(xì)描述通過位置判定，條件判定確定所述靜脈竇所在的連通域。

S24，對所述若干個連通域進(jìn)行位置判定。選取所述減影圖像中任一個連通域進(jìn)行位置判定，如該連通域位于第一區(qū)域，則標(biāo)記該連通域?yàn)檠?。例如，所述第一區(qū)域?yàn)樗龃竽X區(qū)域的前下方。根據(jù)大腦構(gòu)成，位于大腦前下方為動脈血管穿顱區(qū)域，可以排除為靜脈竇，標(biāo)記該連通域?yàn)檠?。因此，可以通過大腦區(qū)域中各血管的位置特性排除非靜脈竇的連通域。

S25～S26，對所述若干個連通域進(jìn)行條件判定，獲取所述靜脈竇所在的連通域。選取所減影圖像中任一個連通域進(jìn)行條件判定，如滿足條件判定，則該連通域?yàn)樗鲮o脈竇所在的連通域；否則標(biāo)記該連通域?yàn)檠堋?/p>

本實(shí)施例中，選取通過位置判定篩選的候選連通域作進(jìn)一步的條件判定。如滿足以下任一條件或條件組合的判定，則該連通域?yàn)樗鲮o脈竇所在的連通域：

該連通域的體積大于第一閾值，該條件是基于靜脈竇部分區(qū)域在空間尺寸粗壯的尺寸特性確定靜脈竇所在連通域，所述第一閾值可以為200-5000mm³，本實(shí)施例中優(yōu)選為2000mm³。

或者，該連通域的體積大于第二閾值，且形狀為非細(xì)長型，該條件是基于靜脈竇部分區(qū)域在空間尺寸上與腦動脈相近，但是形態(tài)上區(qū)別于腦動脈血管的細(xì)長型結(jié)構(gòu)，可以通過結(jié)合體積和形態(tài)判定靜脈竇所在的連通域。所述第二閾值可以為500mm³。

或者，該連通域的體積大于第三閾值，且位于大腦區(qū)域的頂部。基于靜脈竇末端區(qū)域空間體積較小，但是一般位于大腦區(qū)域頂部，可以通過空間位置判定靜脈竇末端。所述第三閾值可以為250mm³。

本實(shí)施例中，所述第一閾值、第二閾值和第三閾值為經(jīng)驗(yàn)值。所述第一閾值、第二閾值和第三閾值的大小可以依次遞減。

確定所述靜脈竇所在的連通域的方法還包括：計(jì)算該連通域內(nèi)貼近顱骨的像素點(diǎn)個數(shù)與像素點(diǎn)總數(shù)的比值，，若所述比值大于閾值a，則該連通域?yàn)樗鲮o脈竇所在的連通域。本實(shí)施例中，所述閾值a為大于50％的常數(shù)，優(yōu)選的，所述閾值a可以為80％?；蛘撸_定所述靜脈竇所在的連通域的方法還包括：計(jì)算該連通域內(nèi)與背景距離小于閾值b的體素點(diǎn)數(shù)與總數(shù)的比值大于閾值c，則該連通域?yàn)樗鲮o脈竇所在的連通域，所述閾值b選取0-20mm，例如所述閾值b可以為10mm；所述閾值c為大于50％的常數(shù)，優(yōu)選的，所述閾值c可以選取80％。所述距離可以是該體素點(diǎn)與所述大腦區(qū)域與背景區(qū)域邊界的距離。該兩種判定條件是基于靜脈竇在空間走向是貼近顱骨生長，醫(yī)學(xué)圖像上顯示是靠近背景區(qū)域，遠(yuǎn)離大腦中央?yún)^(qū)域，從而確定所述靜脈竇所在的連通域。

需要說明的是，本實(shí)施例中所采用的條件判定并不限于上述所列方法，基于靜脈竇形態(tài)、空間位置和尺寸等特性與大腦其它血管的差異性來確定所述靜脈竇所在的連通域均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

因前述步驟中，膨脹、腐蝕等不可逆操作，以及掃描區(qū)域的限定，大腦分割方法的限制，往往獲取的并不是完整的靜脈竇，因此需要下述步驟處理所述靜脈竇所在的連通域，以獲取完整的靜脈竇。

S27，以閾值e為寬度對所述靜脈竇所在的連通域進(jìn)行膨脹操作，以恢復(fù)部分因前述步驟中為消除連通域之間的粘連而作的腐蝕操作而丟失的部分靜脈竇區(qū)域。本實(shí)施例中，所述閾值e選取為1-2個體素點(diǎn)。

S28，以膨脹后的連通域作為起始區(qū)域，沿大腦區(qū)域重心指向靜脈竇所在連通域的方向進(jìn)行區(qū)域生長獲取完成的靜脈竇。如圖3a和3b所示是靜脈竇分割前后的CTA圖像所示，通過本實(shí)施例提供的方法，可以有效分割完整的靜脈竇。

綜上所述，本發(fā)明提供一種靜脈竇的分割方法，以大腦分割為基礎(chǔ)，根據(jù)以閾值a為寬度膨脹所述大腦區(qū)域獲取第一掩膜，以閾值b為寬度腐蝕所述大腦區(qū)域獲取第二掩膜獲取的減影圖像初步識別靜脈竇所在的區(qū)域；基于靜脈竇的尺寸、空間構(gòu)型、空間位置等與腦血管的差異特性進(jìn)行條件判定，區(qū)分相互粘連和覆蓋的靜脈竇與其它腦血管；以靜脈竇所在連通域?yàn)槠鹗紖^(qū)域進(jìn)行區(qū)域生長，得到完整的靜脈竇。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。