[發(fā)明專利]一種肺結(jié)節(jié)周邊血管量化評估系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710848435.5
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107633514B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉華;譚石;朱巧;金發(fā)光;南巖東
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)第三醫(yī)院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/136;G06T5/00
• 代理公司: 北京世譽(yù)鑫誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11368
• 代理人: 劉玲玲

1.一種肺結(jié)節(jié)周邊血管量化評估系統(tǒng)，其特征在于，包括：

肺結(jié)節(jié)分割模塊：對肺部CT影像中的肺結(jié)節(jié)的邊界進(jìn)行自動勾畫，自動分割出肺結(jié)節(jié)；

包圍盒處理模塊：以肺結(jié)節(jié)為中心提取一定尺寸的包圍盒，并對包圍盒中的肺結(jié)節(jié)及周圍血管進(jìn)行3D可視化處理；

血管骨架計(jì)算模塊：提取包圍盒內(nèi)的血管，并計(jì)算血管的骨架；

血管量化模塊：依據(jù)血管的骨架與肺結(jié)節(jié)之間的距離對肺結(jié)節(jié)周邊血管進(jìn)行自動量化，其中：

所述肺結(jié)節(jié)分割模塊包括以下子模塊：

圖像預(yù)處理子模塊：去除肺部CT影像中的噪音，增強(qiáng)肺區(qū)域的信號；

肺區(qū)域分割子模塊：去除肺部CT影像中病患和檢查床之間的空氣以及非肺部區(qū)域，追蹤肺邊界，將多張2D影像中的肺邊界形成一個定向閉路逆時(shí)針的輪廓集，對肺邊界進(jìn)行平滑處理；

肺結(jié)節(jié)分割子模塊：將原CT圖像生成二進(jìn)制CT圖像，根據(jù)二進(jìn)制CT圖像計(jì)算有向距離場，并生成一個記錄距離場的體素集，把具有正距離值的興趣點(diǎn)范圍縮小到只包含肺結(jié)節(jié)的體素，再采用基于形狀的分析方法確定肺結(jié)節(jié)，然后從已確定的肺結(jié)節(jié)的中心點(diǎn)射出一組射線，根據(jù)這些射線與由MCA生成的三角形網(wǎng)格之間的相交點(diǎn)形成結(jié)節(jié)表面；

依據(jù)血管的骨架與肺結(jié)節(jié)之間的距離對肺結(jié)節(jié)周邊血管進(jìn)行自動量化的方法如下：

(1)當(dāng)骨架直接附著在結(jié)節(jié)上時(shí)，判定血管在結(jié)節(jié)周圍；

(2)當(dāng)骨架到結(jié)節(jié)表面的最大距離不超過3mm時(shí)，判定血管在結(jié)節(jié)周圍；

(3)當(dāng)骨架到結(jié)節(jié)表面的距離大于3mm、小于5mm并且骨架的延長線與骨架末端到結(jié)節(jié)中心的連線之間的角度不超過15゜時(shí)，判定血管在結(jié)節(jié)周圍；

(4)其余的骨架在量化中不被考慮。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的肺結(jié)節(jié)周邊血管量化評估系統(tǒng)，其特征在于，所述包圍盒處理模塊包括以下子模塊：

包圍盒提取子模塊：以肺結(jié)節(jié)為中心，提取一個能完全包含所對應(yīng)結(jié)節(jié)的正方體狀的包圍盒；

3D可視化處理子模塊：采用Marching Cubes算法把包圍盒內(nèi)肺體積在三維空間內(nèi)以三角面片表示出來。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的肺結(jié)節(jié)周邊血管量化評估系統(tǒng)，其特征在于，所述血管骨架計(jì)算模塊包括以下子模塊：

非血管區(qū)域移除子模塊：保留具有管狀形狀的區(qū)域，丟棄所有其他區(qū)域；

映射子模塊：將血管從幾何空間映射到CT圖像空間；

血管骨架提取子模塊：基于離散化3D物體的排斥力場，使用計(jì)算得到的矢量場的拓?fù)涮卣鱽硖崛⊙芄羌堋?/p>

4.利用權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)量化評估肺結(jié)節(jié)周邊血管的方法，其特征在于，包括以下步驟：

Step1：對肺部CT影像中的肺結(jié)節(jié)的邊界進(jìn)行自動勾畫，自動分割出肺結(jié)節(jié)；

Step2：以肺結(jié)節(jié)為中心提取一定尺寸的包圍盒，并對包圍盒中的肺結(jié)節(jié)及周圍血管進(jìn)行3D可視化處理；

Step3：提取包圍盒內(nèi)的血管，并計(jì)算血管的骨架；

Step4：依據(jù)血管的骨架與肺結(jié)節(jié)之間的距離對肺結(jié)節(jié)周邊血管進(jìn)行量化評估，其中：

在Step1中，自動分割肺結(jié)節(jié)的步驟如下：

(1)采用中值濾波法、高斯濾波法、維納濾波法或拉普拉斯濾波法去除肺部CT影像中的噪音，增強(qiáng)肺區(qū)域的信號；

(2)采用3D遞歸高斯濾波法去除肺部CT影像中病患和檢查床之間的空氣，根據(jù)設(shè)定的閾值識別初始肺部區(qū)域，對非肺部區(qū)域進(jìn)行泛洪填充，去除高斯濾波后殘留的非肺部區(qū)域，然后追蹤肺邊界，并將多張2D影像中的肺邊界形成一個定向閉路逆時(shí)針的輪廓集，最后對肺邊界進(jìn)行平滑處理；

(3)根據(jù)設(shè)定的閾值將原CT圖像生成二進(jìn)制CT圖像，根據(jù)二進(jìn)制CT圖像計(jì)算有向距離場，并生成一個記錄距離場的體素集，把具有正距離值的興趣點(diǎn)范圍縮小到只包含肺結(jié)節(jié)的體素，再采用基于形狀的分析方法確定肺結(jié)節(jié)，然后從已確定的肺結(jié)節(jié)的中心點(diǎn)射出一組射線，計(jì)算這些射線與由MCA生成的三角形網(wǎng)格之間的相交點(diǎn)，第一個相交點(diǎn)定義為可見點(diǎn)，將由所有可見點(diǎn)形成的區(qū)域視為結(jié)節(jié)表面。