[發明專利]一種基于圖割的PET和CT圖像的肺腫瘤分割方法

在審

• 申請號: 201410140351.2
• 申請日: 2014-04-09
• 公開（公告）號: CN103942785A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 陳新建;鞠薇;章斌;王振興;向德輝
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;A61B6/03
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;劉艷艷

1.一種基于圖割的PET和CT圖像的肺腫瘤分割方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）對PET圖像進行上采樣，并且對PET和CT圖像進行仿射配準，使得PET和CT圖像上的點一一對應；

（2）根據圖割算法需要，在融合的PET和CT圖像上手動標記腫瘤區域和非腫瘤區域的種子點；

（3）對提取的醫學影像，確定腫瘤的金標準，對腫瘤區域進行標定；

（4）對PET和CT圖像用濾波器濾波，平滑圖像，同時保留邊界的信息；

（5）計算PET圖像上的病灶標準攝取值SUV的最大值和最小值；

（6）根據圖割算法中提出的能量函數，計算PET和CT上每個像素點的能量函數值；

（7）根據圖割算法，為PET和CT圖像建立兩個圖形，并將兩幅圖形用一個連接d-link聯系起來；

（8）計算上下文代價函數；

（9）用圖割的算法在PET和CT圖像上分割腫瘤，將分割的結果與金標準進行比較，使用衡量準則量化檢測結果。

2.根據權利要求1所述的一種基于圖割的PET和CT圖像的肺腫瘤分割方法，其特征在于：所述步驟（1）中，對PET圖像進行上采樣為對PET圖像進行線性上采樣。

3.根據權利要求1所述的一種基于圖割的PET和CT圖像的肺腫瘤分割方法，其特征在于：所述步驟（6）中能量函數包括：PET能量函數E_PET，CT能量函數E_CT，以及懲罰PET和CT信息不同的上下文代價函數E_context，總的能量函數如下:

E(f)＝E_PET(f)+E_CT(f)+E_context(f)；f是分配給每一個像素點的標記。

4.根據權利要求3所述的一種基于圖割的PET和CT圖像的肺腫瘤分割方法，其特征在于：其中，PET能量函數E_PET，利用PET圖像的分布特征和腫瘤的像素和位置特征，包括四個部分：圖割中的區域代價函數、邊界代價函數、形狀距離束縛函數和單調下降函數；

1）區域代價函數：

Du(fu=1)=0ifS(u)<SLTmax1+exp(-(S(u)-SLSM-SL+a)/b),ifSL<S(u)<SMTmax,ifS(u)>SM]]>

D_u(f_u＝0)＝T_max-D_u(f_u＝1)

其中：S_M、S_L分別是SUV最大值的50%和15%，S(u)為像素點u的SUV值，a、b為兩個系數，T_max為允許的代價函數的最大值；

2）邊界代價函數：

Wuv=-log(1-exp(-|▿G|2(u,v)2σg2))]]>

|▽G|²(u,v)是像素點u、v的梯度信息，σ_g為高斯系數；

3）形狀距離束縛函數：

Su(fu)=Tmax(1-exp(-d(u,xo)ro))]]>

r_o為目標區域的半徑，d(u,x_o)為像素點u到目標區域坐標為x_o的歐式距離；T_max為允許的代價函數的最大值；

4）單調下降函數：

Au={ui|if||xui-xumax||≥||xuj-xumax||andSUV(ui)≤SUV(uj)}]]>

A_u為在單調下降方向上的點的集合，M_u為單調下降的代價函數，T_max為允許的代價函數的最大值，x為坐標值，p為兩個系數；

因此，PET能量函數公式如下：

EPET(f)=αΣu∈GDu(fu)+βΣ(u,v)∈NPETVuv(fu,fv)+γΣu∈GSu(fu)+λΣu∈GMu(fu)]]>

G為建立的PET圖形，u、v是PET圖形中的像素點，N_PET是PET圖形的鄰域點的集合，f是分配給每一個像素點的標記，α、β、γ、λ分別是每一個能量函數對應的系數。