[發明專利]一種肝門靜脈血管樹建模方法及其系統

有效

• 申請號: 200810048823.6
• 申請日: 2008-08-15
• 公開（公告）號: CN101393644A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 張智;劉晶晶;丁亮;謝慶國
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06T5/00;G06T7/60;A61B6/03
• 代理公司: 華中科技大學專利中心
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于醫學圖像處理及應用領域，具體涉及一種肝門靜脈血管樹建模方法及其系統。該方法能有效對肝門靜脈血管樹建模，重建出肝門靜脈血管樹，能直觀顯示肝門靜脈各分支。

背景技術

多螺旋CT肝門靜脈成像(multi-slice?spiral?CT?portography，MSCTP)可清晰顯示肝內臟器的血管結構，能對肝臟病變準確定位，是肝部疾病診斷和手術的重要依據。對MSCTP的肝門靜脈血管樹的建模是制定肝部手術的一個基礎，可使門靜脈各分支直觀顯示出來，血管的結構分析、肝部圖像引導手術、介入治療操作等都以血管建模為基礎。

對MSCTP的肝門靜脈血管樹的建模主要包括四部分：圖像增強、血管分割、提取血管中心線和血管重建。

由于存在造影劑注射速率及劑量選擇不當、掃描時間把握不準等復雜情況，由相應設備直接獲取的MSCTP圖像往往不能清晰地顯示肝門靜脈血管樹的全局結構，特別是對于較細的血管和末梢的血管，其與周圍肝臟軟組織難以區分。因此，在分割血管之前需對血管進行增強。Koller等人于1995年提出一種利用hessian矩陣特征值的多尺度增強方法，可用于檢測2維和3維圖像中的血管。Frangi等、Sato等、Li等通過分析管狀、球狀和片狀結構在一定尺度下的hessian矩陣特征值的性質，構造出相應的用于血管增強的相似性函數。但在血管的交叉位置仍然增強不夠，導致增強后的血管不連續。

中心線的提取方法主要分為拓撲細化方法和基于距離變換的方法。拓撲細化方法原理簡單，提取的中心線往往位于血管的中心，拓撲結構能夠很好地保持，但當數據量較大時，處理速度稍慢。基于距離變換的方法處理速度較拓撲細化方法快，但由于其對拓撲結構的保持性沒有拓撲細化方法好，不適用于對結構保留要求較高的應用場合。雖然拓撲細化能夠很好保持目標的結構信息，然而當血管中存在環狀結構時，該方法需要后處理去除環狀結構。目前，應用較多的是Palágyi?K等人提出的基于起點的源距離場(Distance?from?one?Source?point，DFS)的檢測環和去環方法；但是，利用DFS解環往往會破壞血管的正常結構。

發明內容

本發明的目的在于提供一種肝門靜脈血管樹建模方法，該方法能有效增強肝門靜脈，提高血管與肝實質之間的對比度，能提取五級以上分支，并可對提取的血管中心線有效去環、剪枝，重建出的肝門靜脈血管樹能直觀顯示肝門靜脈各分支；本發明還提供了實現該方法的系統。

本發明提供的肝門靜脈血管樹建模方法，其步驟包括：

(1)載入分割好的肝臟模型，對腹部MSCTP門靜脈期圖像進行值掩，得到肝臟圖像；

(2)對值掩后的肝臟圖像進行血管增強；

(3)對血管增強后的肝臟圖像進行肝門靜脈分割；

(4)從分割出的肝門靜脈中提取肝門靜脈血管樹的中心線；

(5)利用獲得的肝門靜脈的中心線和中心線上每點的管徑重建肝門靜脈血管樹。

本發明提供的肝門靜脈血管樹建模系統，包括圖像獲取模塊、血管增強模塊、血管分割模塊、血管樹中心線提取模塊和血管樹重建模塊；

圖像獲取模塊用于載入分割好的肝臟模型，對腹部MSCTP門靜脈期圖像進行值掩，得到肝臟圖像，并傳送給血管增強模塊；

血管增強模塊對接收到的值掩后的肝臟圖像進行血管增強，并傳送給血管分割模塊；

血管分割模塊對血管增強后的肝臟圖像進行肝門靜脈分割，再傳送給血管樹中心線提取模塊；

血管樹中心線提取模塊從分割出的肝門靜脈中提取肝門靜脈血管樹的中心線，并將數據傳送給血管樹重建模塊；

血管樹重建模塊利用獲得的肝門靜脈的所有中心線和中心線上每點的管徑重建肝門靜脈血管樹。