[發明專利]一種腹部CT序列圖像中肝臟腫瘤區域圖像的自動分割方法

有效

• 申請號: 201810341254.8
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108596887B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 廖苗;趙于前;劉毅志;方志雄;歐陽軍林
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/194;G06T5/00;G06T5/30;G06T5/40
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

本發明公開了一種腹部CT序列圖像中肝臟腫瘤區域圖像的自動分割方法。包括如下步驟：預處理步驟，對腹部CT序列圖像進行預處理，獲取其中的肝臟區域；肝臟增強步驟，根據肝臟區域灰度分布特性，采用分段非線性增強和迭代卷積操作提高正常肝實質與腫瘤組織的對比度；自動分割步驟，利用增強結果，結合圖像邊界信息，構建多目標分割的圖割能量函數，采用最優化算法最小化能量函數，獲取肝臟腫瘤初步自動分割結果；后處理步驟，采用三維數學形態學開操作對初步分割結果進行優化，去除其中的誤分割區域，提高分割精度。本發明有助于放射科專家和外科醫師及時有效地獲取肝臟腫瘤的整體信息和三維顯示，為肝臟疾病計算機輔助診斷和治療提供技術支持。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，涉及醫學圖像中的目標分割，特別涉及腹部CT序列圖像中肝臟腫瘤區域圖像的自動分割，可用于醫學影像輔助診斷與治療。

背景技術

全世界50％以上的新發和死亡肝癌患者發生在中國，每年中國大約有30萬人因罹患肝癌死亡。由于早期肝癌的癥狀并不明顯，大約60％的患者直到身體不適時才去就診，這時往往進入了中晚期，失去了根治性治療的機會。統計數據表明肝癌晚期患者5年內的生存率只有7％左右。

肝臟腫瘤負荷分析通常用于監控肝癌患者的疾病演變情況、制定治療方案、進行不同治療方案之間的比較、預測并評估治療效果、評估抗癌藥物的有效性等。腹部計算機斷層掃描(computed tomography,CT)序列圖像肝臟腫瘤組織的分割是肝臟腫瘤負荷分析的重要前提，也是肝臟疾病計算機輔助診斷和手術方案制定的重要基礎。臨床醫師可根據腹部CT序列圖像肝臟腫瘤組織的分割結果，獲取病灶的數量、大小、形狀、位置、病變程度、浸潤深度、轉移與否等信息，對疾病進行診斷、制定適當的治療方案。由于CT成像使用的圖像切片數量較大(若層厚為1.5mm，一個完整包含病人肝臟的腹部CT序列約有120張左右的切片)，人工分割每個切片工作量大、耗時長且分割結果的準確度和有效性均嚴重依賴于放射科專家的經驗、技巧和主觀判斷。因此，開發設計一種腹部CT序列圖像肝臟腫瘤自動魯棒分割方法對提高肝臟腫瘤負荷分析以及計算機輔助診斷的精度與效率具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種腹部CT序列圖像中肝臟腫瘤區域圖像的自動分割方法，旨在解決CT圖像中肝臟腫瘤邊界模糊、與正常組織對比度低、結構復雜、灰度多樣等原因引起的肝臟腫瘤區域圖像自動分割不準確的問題，提高計算機輔助診斷的精度和效率。

一種腹部CT序列圖像中肝臟腫瘤區域圖像的自動分割方法，包括以下步驟：(1)采用稀疏形狀組合模型對腹部CT序列圖像f進行預處理，獲取其中的肝臟

區域；

(2)采用高斯函數擬合序列中整個肝臟區域的灰度直方圖，根據高斯分布的概率理論以及解剖學先驗知識，獲取正常肝臟組織的大致灰度范圍[I_min,I_max]，其中I_min表示灰度最小值，I_max表示灰度最大值；

(3)利用灰度值I_min和I_max，對肝臟區域進行分段非線性增強，提高腫瘤與正常肝臟組織的對比度，增強結果記作ζ。

(4)為了去除增強結果中的噪聲、平滑圖像，采用大小為(2s+1)×(2s+1)的卷積核對增強結果ζ進行N_iter次迭代卷積操作，得到結果ζ_conv，其中s、N_iter均為大于0的自然數，優選s為1～5的自然數，N_iter為30～130的自然數；

(5)利用增強結果，結合圖像邊界信息，構建多目標分割的圖割能量函數：