[發(fā)明專利]心臟三維圖像的分割方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410413009.5
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN104200465B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李丙生;何薇
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽東軟醫(yī)療系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: G06T7/155
• 分類號: G06T7/155;G06T17/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 李靚,王寶筠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及心臟三維圖像的分割方法和裝置。

背景技術(shù)

據(jù)統(tǒng)計，冠心病(全稱為：冠狀動脈粥樣硬化性心臟病)是嚴重影響人類健康的主要疾病之一，近年來發(fā)病率也在逐年上升，因此，對冠心病進行早期檢測及診斷、早期治療顯得尤為重要。在冠心病的早期檢測中，主要依賴于患者的心臟三維圖像。因此，如何獲得患者的心臟三維圖像是實現(xiàn)冠心病早期檢測的關(guān)鍵。

心臟是人體循環(huán)系統(tǒng)的動力源，是人體中最重要的器官之一。由于心臟位于胸腔內(nèi)、膈肌的上方、兩肺之間，前方與胸前壁臨近，因此，在心臟三維圖像中需要去除心臟的周圍鄰近組織，如，空氣、肺、膈肌、降主動脈、肺動脈、肺靜脈和心耳，只顯示直觀清晰的心臟、升主動脈和冠狀動脈，以便于觀察升主動脈和冠狀動脈的走向，以及心臟的腔室形態(tài)。

目前，已有一些關(guān)于心臟三維圖像的分割方法。最常用的就是傳統(tǒng)的區(qū)域增長分割法。但是，這種分割方法沒有充分地考慮到噪聲以及心臟周圍鄰近組織的形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，容易產(chǎn)生過分割或欠分割的問題，最終導(dǎo)致分割的準確度不高。例如，冠狀動脈的左前降支與胸骨鄰近，使用區(qū)域增長的分割方法會很容易去除掉左前降支。再例如，心臟底部與膈肌相連，且邊界不容易區(qū)分，使用區(qū)域增長的分割方法很容易無法干凈地去除掉膈肌，從而影響對右冠狀動脈和后降支的觀察。

除了傳統(tǒng)的區(qū)域增長分割法之外，目前比較常用的是基于訓練學習的分割方法，其比傳統(tǒng)的區(qū)域增長分割法的準確度要高。其中，在該分割方法中，需要先運用大量的心臟三維數(shù)據(jù)經(jīng)過反復(fù)多次地訓練，以訓練出初始的心臟三維模型，然后再對初始的心臟三維模型進行一些處理，如，形變和平滑處理，或者分割處理等，最終獲得心臟三維圖像。但是，這種分割方法依賴于初始的心臟三維模型的建立，而建立模型的過程必須經(jīng)歷反復(fù)多次地訓練，這會增加分割方法的計算量和復(fù)雜度，無法快速地實現(xiàn)圖像分割。

目前，迫切需要提供一種有效的心臟三維圖像的分割方案，既可以保證分割的準確度，還可以盡量減少分割方法的計算量和復(fù)雜度，從而快速地實現(xiàn)圖像分割。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了心臟三維圖像的分割方法和裝置，既可以保證分割的準確度，還可以盡量減少分割方法的計算量和復(fù)雜度，從而快速地實現(xiàn)圖像分割。

本發(fā)明實施例公開了如下技術(shù)方案：

一種心臟三維圖像的分割方法，包括：

從掃描到的各層心臟電子計算機X射線斷層掃描CT圖像中查找介于心臟底部與上部之間的一層心臟CT圖像，并作為第一臨界層；

在所述第一臨界層上搜索心臟的邊界作為心臟底部輪廓，根據(jù)所述心臟底部輪廓和心臟底部最低點生成曲面模型作為心臟底部模型；

在位于所述第一臨界層之上的各層心臟CT圖像上搜索心臟的邊界作為心臟上部輪廓，根據(jù)所述心臟上部輪廓生成曲面模型作為心臟上部模型。

優(yōu)選的，所述方法還包括：從掃描到的各層心臟CT圖像中查找介于心臟頂部與中部之間的一層心臟CT圖像，并作為第二臨界層；

則所述在位于所述第一臨界層之上的各層心臟CT圖像上搜索心臟的邊界作為心臟上部輪廓，根據(jù)所述心臟上部輪廓生成曲面模型作為心臟上部模型具體為：

在所述第二臨界層上搜索心臟的邊界作為心臟頂部輪廓，根據(jù)所述心臟頂部輪廓生成平面模型作為心臟頂部模型，在位于所述第一臨界層和第二臨界層之間的各層心臟CT圖像上搜索心臟的邊界作為心臟中部輪廓，根據(jù)所述心臟中部輪廓生成曲面模型作為心臟中部模型。

優(yōu)選的，所述方法還包括：

針對心臟頂部模型、心臟中部模型和心臟底部模型中的任意一個或任意多個模型，沿所述模型的能量函數(shù)降低的方向?qū)λ瞿Ｐ瓦M行形變拉伸，直到所述模型的能量函數(shù)達到最小值。

優(yōu)選的，所述方法還包括：

針對心臟頂部模型，只將所述心臟頂部模型中的左心房和冠狀動脈區(qū)域進行向上拉伸，當形變拉伸到左心房和冠狀動脈的頂部邊界時，停止形變拉伸。

優(yōu)選的，所述方法還包括：

在所述心臟中部模型的能量函數(shù)達到最小值之前，判斷所述心臟中部模型是否形變拉伸到空氣、肺、胸骨或降主動脈的位置，如果是，提前停止形變拉伸。

優(yōu)選的，所述方法還包括：

在所述心臟底部模型的能量函數(shù)達到最小值之前，判斷所述心臟底部模型是否形變拉伸到降主動脈或肺的位置，如果是，提前停止形變拉伸。

優(yōu)選的，所述從掃描到的各層心臟CT圖像中查找介于心臟底部與中部之間的一層心臟CT圖像，并作為第一臨界層，包括：