一種醫(yī)學(xué)影像中腹部骨骼分割方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)影像分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種醫(yī)學(xué)影像中腹部骨骼分割方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像分割在醫(yī)學(xué)影像分析領(lǐng)域的研究一直都是熱點，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。在臨床手術(shù)規(guī)劃、模擬及人體三維可視化中，實現(xiàn)醫(yī)學(xué)影像中骨骼的完整分割具有重要意義。比如，在射頻線消融手術(shù)中，穿刺針路徑的設(shè)計和實施需要避開腹部骨骼區(qū)域，以免對人體產(chǎn)生嚴(yán)重的碰撞傷害，那么在路徑規(guī)劃過程中腹部骨骼的分割提取顯得尤為重要。
[0003]在三維醫(yī)學(xué)影像的分割中，由于骨骼區(qū)域在CT影像中的信號強度值較高，而其它軟組織的信號強度值一般均低于骨骼的信號強度值，通過合理的閾值選擇，常規(guī)基于閾值分割的方法普遍被用于骨骼分割。但是，臨床上CT的骨骼信號強度分布并不總是高于其它組織，某些骨骼區(qū)域的信號強度值甚至接近于軟組織信號強度值，若選用固定的閾值就會出現(xiàn)“過分割”和“欠分割”現(xiàn)象。因此，常規(guī)的閾值分割方法很難滿足臨床上對骨骼精準(zhǔn)分割效果的要求。另一種常用的骨骼分割方法是區(qū)域增長，特別是對于臨床上頭骨的分割或者其它連通區(qū)域骨骼區(qū)域的分割。但是，人體腹部骨骼由眾多塊灰度分布不均的骨骼塊連接構(gòu)成，單一的基于種子點的區(qū)域增長很難獲取所有完整的骨骼塊，這往往會導(dǎo)致遺漏骨骼區(qū)域，從而出現(xiàn)常見的“漏分割”。
[0004]為了解決上述問題，中國專利申請?zhí)朇N201310496683中提出一種對人體顱內(nèi)MR序列圖像中的腦干區(qū)域?qū)崿F(xiàn)連續(xù)自動分割，首先利用分塊區(qū)域生長的方法對當(dāng)前的MR圖像進行粗分割處理，采用邏輯判斷處理及區(qū)域生長的方法對區(qū)域增長粗分割處理后的MR圖像進行細(xì)分割處理。該方法采用了基本的區(qū)域增長實現(xiàn)連通的腦干區(qū)域分割。另一中國專利CN201510342842中提出了一種基于基本的區(qū)域增長的頭骨分割方法，該專利同樣采用了基本的區(qū)域增長技術(shù)對頭骨進行分割。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)的缺點在于:
[0006]1、基于閾值分割方法的不足之處在于:單一閾值或者多閾值很難將腹部骨骼完整分割，很容易出現(xiàn)空洞、“過分割”和“欠分割”等現(xiàn)象；
[0007]2、基于區(qū)域增長技術(shù)的不足之處在于:區(qū)域增長需要種子點，而且待分割區(qū)域要求是連續(xù)的，對于灰度分布不均的區(qū)域或者由于成像原因引起的待分割區(qū)域不連通，區(qū)域增長方法很難獲得全部的完整分割。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供了一種醫(yī)學(xué)影像中腹部骨骼分割方法及系統(tǒng)，旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題之一。
[0009]本發(fā)明實現(xiàn)方式如下，一種醫(yī)學(xué)影像中腹部骨骼分割方法，包括以下步驟:
[0010]步驟a:將CT圖像進行備份；[0011 ]步驟b:選取初始種子點，對CT圖像進行區(qū)域生長分割；
[0012]步驟c:將區(qū)域生長分割后的CT圖像與備份圖像進行對比，判斷是否存在分割遺漏區(qū)域，如果存在分割遺漏區(qū)域，重新執(zhí)行步驟b;如果不存在分割遺漏區(qū)域，則輸出分割圖像。
[0013]本發(fā)明實施例采取的技術(shù)方案還包括:在所述步驟b中，所述選取初始種子點的選取方式具體為:選取一個明顯屬于骨骼的體素點作為前景種子點，再選取一個明顯不屬于骨骼部分的體素點作為背景種子點。
[0014]本發(fā)明實施例采取的技術(shù)方案還包括:在所述步驟b中，所述對CT圖像進行區(qū)域生長分割的生長準(zhǔn)則及終止條件的判斷準(zhǔn)則為:在前景種子點處進行26鄰域擴展，如果鄰域的體素點灰度值在預(yù)設(shè)閥值之內(nèi)，則將該體素點包括進前景種子點所在的區(qū)域，當(dāng)不再有體素點滿足加入該區(qū)域的準(zhǔn)則之后，區(qū)域生長停止。
[0015]本發(fā)明實施例采取的技術(shù)方案還包括:在所述步驟b中，所述對CT圖像進行區(qū)域生長分割的方法具體包括以下步驟:
[0016]步驟131:對(:1'圖像順序掃描，找到前景種子點體素，設(shè)該體素為(10，70，20);
[0017]步驟b2:以(x0，y0，z0)為中心，考慮(x0，y0，z0)的26鄰域體素(x，y，z)是否滿足生長準(zhǔn)則，如果(x，y，z)滿足生長準(zhǔn)則，將(x，y，z)與(X0，y0，z0)合并(在同一區(qū)域內(nèi))，同時將(x，y，z)壓入堆桟；
[0018]步驟b3:判斷堆棧是否為空，如果堆棧不為空，執(zhí)行步驟b4，如果堆棧為空，執(zhí)行步驟b5;
[0019]步驟b4:從堆棧中取出一個體素點，把該體素點作為(X0，y0，z0)并重新執(zhí)行步驟b2；
[0020]步驟b5:將前景種子點體素區(qū)域之外其余體素點灰度值設(shè)置為0，區(qū)域生長停止。
[0021]本發(fā)明實施例采取的技術(shù)方案還包括:在所述步驟c中，所述判斷是否存在分割遺漏區(qū)域的判斷方法具體為:遍歷兩幅圖像的所有體素，判斷是否存在在區(qū)域生長分割后的CT圖像中灰度值為0、且在備份圖像中灰度值大于預(yù)設(shè)閾值的體素點，如果存在該體素點，則表示存在分割遺漏區(qū)域，將該體素點設(shè)置為新前景種子點并再次進行區(qū)域生長分割；如果不存在該體素點，則不存在分割遺漏區(qū)域。
[0022]本發(fā)明實施例采取的另一技術(shù)方案為:一種醫(yī)學(xué)影像中腹部骨骼分割系統(tǒng)，包括圖像備份模塊、區(qū)域生長模塊、圖像搜索模塊和圖像輸出模塊;所述圖像備份模塊用于將CT圖像進行備份;所述區(qū)域生長模塊用于選取初始種子點，對CT圖像進行區(qū)域生長分割;所述圖像搜索模塊用于將區(qū)域生長分割后的CT圖像與備份圖像進行對比，判斷是否存在分割遺漏區(qū)域，如果存在分割遺漏區(qū)域，通過區(qū)域生長模塊對分割遺漏區(qū)域重新進行區(qū)域生長分害如果不存在分割遺漏區(qū)域，則通過圖像輸出模塊輸出分割圖像。
[0023]本發(fā)明實施例采取的技術(shù)方案還包括:所述區(qū)域生長模塊選取種子點的方式為:選取一個明顯屬于骨骼的體素點作為前景種子點，再選取一個明顯不屬于骨骼部分的體素點作為背景種子點。所述區(qū)域生長模塊對CT圖像進行區(qū)域生長分割的生長準(zhǔn)則及終止條件的判斷準(zhǔn)則為:在前景種子點處進行26鄰域擴展，如果鄰域的體素點灰度值在預(yù)設(shè)閥值之內(nèi)，則將該體素點包括進前景種子點所在的區(qū)域，當(dāng)不再有體素點滿足加入這個區(qū)域的準(zhǔn)則之后，區(qū)域生長停止。
[0024]本發(fā)明實施例采取的技術(shù)方案還包括:所述區(qū)域生長模塊包括圖像掃描單元、鄰域體素判斷單元、堆棧判斷單元、體素點選取單元和灰度值設(shè)置單元；
[0025]所述圖像掃描單元用于對CT圖像順序掃描，找到前景種子點體素，設(shè)該體素為(x0,y0,z0)；
[0026]所述鄰域體素判斷單元用于以(X0，y0，z0)為中心，考慮(X0，y0，z0)的26鄰域體素(x，y，z)是否滿足生長準(zhǔn)則，如果(x，y，z)滿足生長準(zhǔn)則，將(x，y，z)與(X0，y0，z0)合并(在同一區(qū)域內(nèi))，同時將(x，y，z)壓入堆棧；
[0027]所述堆棧判斷單元用于判斷堆棧是否為空，如果堆棧不為空，通過體素點選取單元從堆棧中選取體素點，如果堆棧為空，通過灰度值設(shè)置單元設(shè)置體素點灰度值；
[0028]所述體素點選取單元用于從堆棧中取出一個體素點，把該體素點作為(X0，y0，z0)并通過鄰域體素判斷單元重新考慮鄰域體素是否滿足生長準(zhǔn)則；
[0029]所述灰度值設(shè)置單元用于將前景種子點體素區(qū)域之外其余體素點灰度值設(shè)置為O，區(qū)域生長停止。
[0030]本發(fā)明實施例采取的技術(shù)方案還包括:所述圖像搜索模塊判斷是否存在分割遺漏區(qū)域的判斷方法具體為:遍歷兩幅圖像的所有體素，判斷是否存在在區(qū)域生長分割后的CT圖像中灰度值為0、且在備份圖像中灰度值大于預(yù)設(shè)閾值的體素點，如果存在該體素點，則表示存在分割遺漏區(qū)域，將該體素點設(shè)置為新前景種子點并通過區(qū)域生長