本發(fā)明屬于左心室醫(yī)學(xué)圖像分割領(lǐng)域，尤其涉及一種基于保面積凸化曲線演化模型的醫(yī)學(xué)圖像分割方法。

背景技術(shù)：

1、在心臟醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，cmr可提供有關(guān)心臟功能的重要信息，如心室和心房的尺寸、形狀和功能。cmr圖像中的左心室分割在醫(yī)學(xué)圖像分析中起著至關(guān)重要的作用，它能準(zhǔn)確勾勒出患者左心室的結(jié)構(gòu)，為醫(yī)生深入了解心臟健康狀況提供重要信息。這項(xiàng)技術(shù)不僅有助于精確診斷心肌梗塞或心肌異常等心臟疾病，而且在制定治療計(jì)劃和監(jiān)測(cè)療效方面也是不可或缺的。

2、根據(jù)左心室的解剖結(jié)構(gòu)，左心室應(yīng)呈凸形，包括血腔、小梁和乳頭肌。乳頭肌起源于心內(nèi)膜，與腱索相連。根據(jù)臨床標(biāo)準(zhǔn)，左心室的最終分割結(jié)果應(yīng)包括小梁和乳頭肌。但是小梁和乳頭肌的灰度值與心肌相似，簡(jiǎn)單的分割方法往往難以準(zhǔn)確區(qū)分這些結(jié)構(gòu)。

3、從解剖學(xué)知識(shí)來看，左心室的心內(nèi)膜應(yīng)平滑、閉合且形狀近似圓形。因此我們需要針對(duì)左心室的形狀特點(diǎn)設(shè)計(jì)算法，從而確保分割結(jié)果與心臟解剖結(jié)構(gòu)的幾何特征保持一致。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的一種基于保面積凸化曲線演化模型的醫(yī)學(xué)圖像分割方法解決了普通的分割方法難以將左心室完整的分割出來，常常缺失左心室結(jié)構(gòu)的問題。

2、為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于保面積凸化曲線演化模型的醫(yī)學(xué)圖像分割方法，包括以下步驟：

3、s1、獲取心臟磁共振圖像，得到待分割圖像；

4、s2、利用區(qū)域可伸縮擬合圖像分割方法對(duì)待分割圖像進(jìn)行分割，得到左心室的初步分割結(jié)果；

5、s3、基于左心室的初步分割結(jié)果確定保面積凸化曲線演化模型的初始水平集函數(shù)；

6、s4、通過保面積凸化曲線演化模型驅(qū)動(dòng)初始水平集函數(shù)向左心室的輪廓處移動(dòng)，從而確定當(dāng)前層左心室的最終分割結(jié)果；

7、s5、利用當(dāng)前層左心室的最終分割結(jié)果進(jìn)行下一層左心室分割，直到待分割圖像的所有層圖像中的左心室區(qū)域全部分割完成。

8、進(jìn)一步地，所述步驟s2具體為：利用區(qū)域可伸縮擬合圖像分割方法對(duì)待分割圖像進(jìn)行全圖分割，并隨機(jī)選擇一點(diǎn)提取左心室的分割結(jié)果，作為左心室的初步分割結(jié)果。

9、進(jìn)一步地，所述步驟s3中保面積凸化曲線演化模型的初始水平集函數(shù)的表達(dá)式為：

10、

11、其中，為初始水平集函數(shù)；x為像素點(diǎn)。

12、進(jìn)一步地，所述保面積凸化曲線演化模型的表達(dá)式為：

13、

14、其中，為保面積凸化曲線演化模型；為數(shù)據(jù)項(xiàng)；為曲率收斂項(xiàng)；為距離正則項(xiàng)；μ為距離正則項(xiàng)的權(quán)重系數(shù)；為初始水平集函數(shù)；β為曲率收斂項(xiàng)的權(quán)重系數(shù)。

15、進(jìn)一步地，所述保面積凸化曲線演化模型的演化函數(shù)為：

16、

17、其中，為初始水平集函數(shù)；t為時(shí)間；為偏導(dǎo)符號(hào)；為保面積凸化曲線演化模型；為距離正則項(xiàng)；μ為距離正則項(xiàng)的權(quán)重系數(shù)；為數(shù)據(jù)項(xiàng)；為曲率收斂項(xiàng)；β為曲率收斂項(xiàng)的權(quán)重系數(shù)；div()為散度計(jì)算函數(shù)；dp為正則項(xiàng)的相關(guān)函數(shù)；|·|為絕對(duì)值；為梯度符號(hào)；ν為大于零的常數(shù)參數(shù)；δ()為狄拉克函數(shù)；λ1和λ2均為大于0的常數(shù)；e1為前景區(qū)域的擬合誤差；e2為背景區(qū)域的擬合誤差；κ為初始水平集函數(shù)的曲率；為初始水平集函數(shù)的平均曲率；kσ()為高斯核函數(shù)；y和x均為像素點(diǎn)；i()為圖像信息；f1()為前景區(qū)域的灰度擬合函數(shù)；h()為單位階躍函數(shù)；f2()為背景區(qū)域的擬合函數(shù)；∫ω·dy和∫ω·dx均為在圖像區(qū)域上積分。

18、進(jìn)一步地，所述步驟s5具體為：

19、s501、根據(jù)當(dāng)前層左心室的最終分割結(jié)果，計(jì)算當(dāng)前層左心室的質(zhì)心坐標(biāo)；

20、s502、將當(dāng)前層左心室的最終分割結(jié)果腐蝕后，得到新的待分割圖像，將待分割圖像更新為新的待分割圖像，并返回步驟s2，基于當(dāng)前層左心室的質(zhì)心坐標(biāo)，提取左心室的初步分割結(jié)果；

21、s503、重復(fù)步驟s2-s5，直到待分割圖像的所有層圖像中的左心室區(qū)域全部分割完成。

22、本發(fā)明的有益效果為：引入平均曲率，保證分割結(jié)果為凸形，使得分割結(jié)果為完整的左心室結(jié)構(gòu)；曲率收斂項(xiàng)使得曲線在演化過程中面積保持不變，由此即使小梁和乳頭肌的灰度值與心肌相似，曲線在演化的時(shí)候也不會(huì)發(fā)生泄露問題。

技術(shù)特征：

1.一種基于保面積凸化曲線演化模型的醫(yī)學(xué)圖像分割方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于保面積凸化曲線演化模型的醫(yī)學(xué)圖像分割方法，其特征在于，所述步驟s2具體為：利用區(qū)域可伸縮擬合圖像分割方法對(duì)待分割圖像進(jìn)行全圖分割，并隨機(jī)選擇一點(diǎn)提取左心室的分割結(jié)果，作為左心室的初步分割結(jié)果。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于保面積凸化曲線演化模型的醫(yī)學(xué)圖像分割方法，其特征在于，所述步驟s3中保面積凸化曲線演化模型的初始水平集函數(shù)的表達(dá)式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于保面積凸化曲線演化模型的醫(yī)學(xué)圖像分割方法，其特征在于，所述保面積凸化曲線演化模型的表達(dá)式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于保面積凸化曲線演化模型的醫(yī)學(xué)圖像分割方法，其特征在于，所述保面積凸化曲線演化模型的演化函數(shù)為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于保面積凸化曲線演化模型的醫(yī)學(xué)圖像分割方法，其特征在于，所述步驟s5具體為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于保面積凸化曲線演化模型的醫(yī)學(xué)圖像分割方法，屬于左心室醫(yī)學(xué)圖像分割領(lǐng)域，該方法包括獲取心臟磁共振圖像，得到待分割圖像；利用區(qū)域可伸縮擬合圖像分割方法對(duì)待分割圖像進(jìn)行分割，得到左心室的初步分割結(jié)果；基于左心室的初步分割結(jié)果確定保面積凸化曲線演化模型的初始水平集函數(shù)；通過保面積凸化曲線演化模型驅(qū)動(dòng)初始水平集函數(shù)向左心室的輪廓處移動(dòng)，從而確定當(dāng)前層左心室的最終分割結(jié)果；利用當(dāng)前層左心室的最終分割結(jié)果進(jìn)行下一層左心室分割，直到待分割圖像的所有層圖像中的左心室區(qū)域全部分割完成。本發(fā)明解決了普通的分割方法難以將左心室完整的分割出來，常常缺失左心室結(jié)構(gòu)的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：張凌焰,李純明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)長(zhǎng)三角研究院（衢州）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6