[發明專利]基于空間分布的CT肺結節分割方法

在審

• 申請號: 201610393984.3
• 申請日: 2016-06-07
• 公開（公告）號: CN107481215A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 周濤;陸惠玲;張俊杰
• 申請（專利權）人: 寧夏醫科大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/187
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬性圖像分割領域，具體涉及一種基于空間分布的CT肺結節分割方法。

背景技術

肺癌已成為世界范圍內發病率及死亡率最高的惡性腫瘤，嚴重威脅著人類的生命健康，早期發現是提高肺癌患者治療效果的有效方法，同時由于肺結節是肺癌的早期形態，因此肺結節的檢測識別在肺癌治療中的重要性日益凸顯。對肺結節的精準分割是肺結節檢測識別研究的關鍵內容，直接影響到肺結節輔助診斷技術的可靠性。在CT圖像中，與肺部組織粘附性的肺結節較為普遍，而傳統的分割方法對于孤立性肺結節有一定的分割效果，而較少考慮肺結節與其他組織的毗鄰關系，并且對不同類型的肺結節采用相同的分割算法，導致分割誤差較大，其次，基于二維圖像處理的分割算法通常會丟失空間結構信息，不利于ROI三維特征的提取。因此，區分肺結節分布類型，構建更加有效的肺結節分割方法具有重要的現實意義。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種基于空間分布的CT肺結節分割方法。采用本發明方法能夠將孤立性肺結節和粘附性肺結節進行有效分割，獲得完整的肺結節形態，有利于肺結節的檢測和分類研究。

為達到以上目的，本發明采用的技術方案是：一種基于空間分布的CT肺結節分割方法，包括以下步驟：（1）利用肺部CT影像數據提取出肺實質區域；（2）根據肺結節空間分布不同分成三種不同類型的肺結節：孤立性肺結節、血管粘附性肺結節、胸膜粘附性肺結節；（3）根據連通區域大小去除胸膜，提取出肺內組織，根據醫生標記的坐標分割出孤立性肺結節；（4）在血管和肺結節兩端設置種子點，利用區域生長方法分割出血管粘附性肺結節；（5）對肺實質進行形態學膨脹并與原圖像進行卷積，利用散度差異分割出胸膜粘附性肺結節。

進一步，步驟（1）中，采用聚類方法分割出肺實質。

進一步，步驟（2）中，根據肺結節空間位置不同進行分類整理。

進一步，步驟（3）中，計算最大連通區域分離出胸膜，根據醫生標記的坐標對孤立性肺結節進行提取。

進一步，步驟（4）中，區域生長從兩端頂點同時開始，在中間交匯處斷開，得到胸膜粘附性肺結節和血管區域。

進一步，步驟（5）中，散度值是由拉普拉斯算子與原圖像進行卷積得到。

附圖說明

圖1 圖像二值化

圖2 三維連通；

圖3 聚類分割；

圖4 肺結節分類示意圖；

圖5 肺內區域與胸膜分離；

圖6 孤立型肺結節分割結果；

圖7血管粘附型肺結節分割結果；

圖8胸膜粘附型肺結節分割示例圖；

圖9 胸膜粘附型肺結節分割結果。

具體實施方式

以下結合附圖通過實施例對本發明的技術方案做進一步的說明：

實施例1

(I)利用肺部CT影像數據提取出肺實質區域，具體包括以下3個步驟：

（1）采用Otsu 算法對肺部CT序列切片圖像（圖1（a））進行二值化處理，得到二值化肺部CT序列切片圖像（圖1(b)）。

（2）實現二值化肺部CT序列切片圖像的三維方向6鄰域（即上、下、左、右、前、后）連通（圖2）。

（3）聚類分割：對肺部的三維圖像利用C-means進行聚類（連通區域中心點與圖像中心點的距離作為聚類特征，各連通區域中心點分布如圖3(a)所示），得到不同的三維連通區域(如肺實質、背景、胸腔輪廓、噪聲等)，保留由二值化的肺實質構成的三維連通區域，其它區域用“白色”代替，分割出來的肺實質如圖3(b)所示。

(II)根據肺結節空間分布不同分成三種不同類型的肺結節：孤立性肺結節、血管粘附性肺結節、胸膜粘附性肺結節。

如圖1所示（圖中紅色圈選區域即為不同類型的肺結節），根據肺結節生長位置的不同將其分為三類：孤立型肺結節（圖4(a)）、胸膜粘附型肺結節（圖4(b)）、血管粘附型肺結節（圖4(c)）。

(III)根據連通區域大小去除胸膜，提取出肺內組織，根據醫生標記的坐標分割出孤立性肺結節，部分孤立性肺結節分割結果如圖6所示。

(IV)在血管和肺結節兩端設置種子點，利用區域生長方法分割出血管粘附性肺結節，部分血管粘附性肺結節分割結果如圖7所示。

(V)對肺實質進行形態學膨脹再與原圖像進行卷積，采用拉普拉斯算子與得到的圖像進行二次卷積，利用得到的散度值分割出胸膜粘附性肺結節，分割示意圖與部分分割結果分布如圖8和圖9所示。