[發明專利]一種基于簇的WMH自動提取系統

有效

• 申請號: 201810011181.6
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108171697B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 劉濤;溫瑋;姜濟洋;朱萬琳;王曉康;劉浩
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/10;G06T7/30
• 代理公司: 北京化育知識產權代理有限公司 11833
• 代理人: 尹均利

1.一種基于簇的WMH自動提取系統，其特征在于，包括：

組織類型分割模塊，用于對多位參與者的多個FLAIR圖像和多個T1圖像進行預處理，所述FLAIR圖像和所述T1圖像數量相等，且一一對應；

DARTEL標準分割模塊，分別連接所述組織類型分割模塊和去非腦組織模塊，用于生成DARTEL模板，并將所述組織類型分割模塊得到的圖像映射到DARTEL空間；

去非腦組織模塊，分別連接所述DARTEL標準分割模塊和WMH分割模塊，用于對所述DARTEL標準分割模塊得到的DARTEL空間的FLAIR圖像和T1圖像去除非腦組織，得到的圖像分別記為D-FLAIR圖像和D-T1圖像；由于FAST分割單元需要顱骨剝離的腦圖像作為輸入，去非腦組織模塊是利用DARTEL空間中的腦膜從DARTEL空間的FLAIR圖像和T1圖像中去除非腦組織;

WMH分割模塊，分別連接所述去非腦組織模塊和WMH精細劃分模塊，用于基于DARTEL空間對所述D-FLAIR圖像和D-T1圖像進行分割，得到WMH圖譜；

所述WMH分割模塊進一步包括：

FAST分割單元：基于FAST算法得到的三級組織掩膜，運用體素六連接計算規則，即構成簇的體素之間至少有一個面連接，得到全腦的候選簇；所述FAST分割單元，用于對所述D-FLAIR圖像進行三級組織類型分割，從所述D-FLAIR圖像中分割候選簇，所述三級組織類型是WMH，灰質和白質，以及腦脊液；

KNN算法分割單元：基于簇和KNN算法從候選簇中劃分出WMH和非WMH；

所述基于簇和KNN算法從所述候選簇中劃分出WMH和非WMH具體是基于解剖位置特征ALF、圖像灰度特征IF和簇的尺寸特征來提取WMH；所述解剖位置特征ALF是采用組織概率描述所述簇的位置；所述圖像灰度特征IF是采用圖像灰度比來適應圖像的不同灰度值；所述簇的尺寸特征為經過對數轉換的簇的尺寸特征；所述簇為符合六連接計算規則的簇；

WMH精細劃分模塊，用于對所述WMH圖譜進行精細劃分，運用距離閾值和腦模板的方法對所述WMH圖譜進行進一步分割標注，得到腦室內白質高信號區域PVWMH和深層白質高信號區域DWMH；

所述多個FLAIR圖像為橫向數據集中的圖像，所述橫向數據集是指對于所有參與者，在同一時間點采集的所述FLAIR圖像構成的圖像數據集合；

所述組織類型分割模塊進一步包括：

配準單元，用于對每個所述FLAIR圖像執行剛體配準，以所述FLAIR圖像為源圖像，以對應的所述T1圖像為參考，得到配準并重采樣的FLAIR圖像；

T1圖像分割單元，用于對每個所述T1圖像進行組織類型分割，得到每個所述T1圖像對應的白質的概率圖、灰質的概率圖和腦脊液的概率圖；

所述DARTEL標準分割模塊進一步包括：

生成模板單元，用于基于所有所述T1圖像生成DARTEL模板，并為每個所述T1圖像生成一個從個體空間到DARTEL空間的變形流場；所述DARTEL模板的生成方式有兩種：

創建模板：

所述創建模板的具體步驟包括：在DARTEL空間生成所有所述T1圖像的平均模板；將每個所述T1圖像映射到平均模板；

現有模板：

將所述T1圖像映射到本地空間已經建立的模板；

DARTEL空間映射單元，用于按照所述個體空間到DARTEL空間的變形流場，將每個所述配準的FLAIR圖像、每個所述T1圖像、以及每個所述T1圖像對應的白質的概率圖、灰質的概率圖和腦脊液的概率圖映射到DARTEL空間，得到DARTEL空間的FLAIR圖像和T1圖像；

或者，所述多個FLAIR圖像為縱向數據集中的圖像，所述縱向數據集是指對于同一位參與者，在不同時間點上采集到的所述FLAIR圖像構成的圖像數據集合；

所述組織類型分割模塊進一步包括：

配準單元，用于對每個所述FLAIR圖像執行剛體配準，以第一時間點的T1圖像為參考，對所有其他時間點的T1圖像以及所有時間點的FLAIR圖像為源圖像執行剛體配準和重采樣，得到配準并重采樣的FLAIR圖像；

T1圖像分割單元，用于對每個所述T1圖像進行組織類型分割，得到每個所述T1圖像對應的白質的概率圖、灰質的概率圖和腦脊液的概率圖，以及其他時間點的T1圖像配準到第一時間點的T1圖像；

所述DARTEL標準分割模塊進一步包括：

生成模板單元，用于基于所述第一時間點的T1圖像生成DARTEL模板，并為所述第一時間點的T1圖像生成一個從個體空間到DARTEL空間的變形流場；所述DARTEL模板的生成方式有兩種：

創建模板：

所述創建模板的具體步驟包括：在DARTEL空間生成所述第一時間點的T1圖像的模板；

現有模板：

將所述第一時間點的T1圖像映射到本地空間已經建立的模板；

DARTEL空間映射單元，用于按照所述個體空間到DARTEL空間的變形流場，將每個所述配準并重采樣的FLAIR圖像、每個所述其他時間點的T1圖像配準到第一時間點的T1圖像、以及每個所述其他時間點的T1圖像配準到第一時間點的T1圖像對應的白質的概率圖、灰質的概率圖和腦脊液的概率圖映射到DARTEL空間，得到DARTEL空間的FLAIR圖像和T1圖像。