[發(fā)明專利]肋骨中心線檢測裝置及方法

有效

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• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN109124662B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設計）人: 馮建興;范曉晨
• 申請（專利權）人: 上海皓樺科技股份有限公司
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00
• 代理公司: 北京瀚仁知識產權代理事務所(普通合伙) 11482
• 代理人: 郭文浩;潘晨

本發(fā)明屬于圖像處理技術領域，具體提供了一種肋骨中心線檢測裝置及方法，旨在解決現(xiàn)有技術魯棒性差和計算速度慢的技術問題。為此目的，本發(fā)明提供了一種肋骨中心線檢測方法，包括：基于預設的肋骨識別模型識別目標圖像中肋骨所在區(qū)域，并且根據(jù)肋骨所在區(qū)域獲取每根肋骨對應的肋骨區(qū)域；獲取在目標圖像對應的三維空間圖像中每個肋骨區(qū)域對應的多個特定平面，并且根據(jù)特定平面計算相應肋骨區(qū)域的重心，將每個肋骨區(qū)域的所有重心相連得到相應肋骨的中心線。基于上述步驟，本發(fā)明提供的肋骨中心線檢測方法可以準確高效地識別出目標圖像中肋骨所在區(qū)域，可以適應多種異常情況，魯棒性好，計算速度快。本發(fā)明的裝置同樣具有上述有益效果。

技術領域

本發(fā)明屬于圖像處理技術領域，具體涉及一種肋骨中心線檢測裝置及方法。

背景技術

影像科的醫(yī)生通常會借助CT圖像來檢測肋骨骨折和癌癥的肋骨轉移。每個病人的CT圖像的數(shù)量可能達到百余張，為了檢查CT圖像中存在的病灶和異常，醫(yī)生往往需要逐層對CT圖像進行檢查，跟蹤每根肋骨在不同層的片子上的動態(tài)變化，以便在視覺上跟蹤肋骨截面積的改變。但是人工對CT圖像進行檢查相當耗時，并且人工檢查容易造成失誤而錯過肋骨異常。

提取肋骨中心線可以用來增強展開肋骨的可視化，可以讓醫(yī)生更加高效和有效地檢查肋骨的相關情況，肋骨的中心線還可以用于定位器官、登記病變以及引導間隔改變分析的串行胸廓CT掃描之間的對應性的參考。

現(xiàn)有的肋骨中心線的檢測方法可以包括下述幾種方法：

1、將肋骨建模為細長管狀結構，并且采用海賽矩陣(Hessian)或者結構張量本征系統(tǒng)分析進行脊背體素檢測，通過計算3D空間中每個點的海賽矩陣的特征值來檢測管狀結構。但是這種方法在計算方面花費很高，而且可能無法對所有患者都獲得一致的結果。

2、通過模板進行肋骨中心線匹配：肋骨的切面通常具有一定的規(guī)律，肋骨中心的脊髓偏暗，肋骨邊緣的骨頭偏亮，肋骨邊緣呈橢圓形，可以根據(jù)上述規(guī)律設計模板匹配肋骨進而找到中心線，再根據(jù)需要對中心線進行修正。但是許多情況下，肋骨骨髓可能比肋骨邊界更暗，從而無法將肋骨中心點一致地檢測為脊背體素。

3、通過機器學習的方法識別中心線：提取CT圖像的Haar特征，通過人工標注的數(shù)據(jù)訓練中心線的預測模型，對每個像素預測其為中心線的概率。

4、通過曲線追蹤的方法追蹤中心線：人工設置種子或者自動選擇種子，采用如卡爾曼濾波的追蹤方法，從一個切片到下一個切片對所檢測到的肋骨中心點進行追蹤。但是該方法需要人工初始種子點，對于骨折之類的肋骨病變所造成的局部模糊或者不連續(xù)高度敏感。

現(xiàn)有技術方案的魯棒性較差，對于醫(yī)學影像，特別是包含病灶的數(shù)據(jù)往往變化多樣，人工設置的規(guī)則不能很好地處理異常情況；計算速度慢，由于需要處理較為復雜的異常情況，現(xiàn)有技術的方法需要設置較多的規(guī)則和步驟，從而導致計算速度慢。

因此，如何提出一種解決上述問題的技術方案是本領域技術人員目前需要解決的問題。

發(fā)明內容

為了解決現(xiàn)有技術的上述問題，即為了解決現(xiàn)有技術魯棒性差和計算速度慢的問題，本發(fā)明的第一方面提供了一種肋骨中心線檢測裝置，包括：

肋骨識別模塊，配置為基于預設的肋骨識別模型識別目標圖像中肋骨所在區(qū)域，并且根據(jù)所述肋骨所在區(qū)域獲取每根肋骨對應的肋骨區(qū)域；

肋骨中心線獲取模塊，配置為獲取在所述目標圖像對應的三維空間圖像中每個所述肋骨區(qū)域對應的多個特定平面，并且根據(jù)所述特定平面計算相應肋骨區(qū)域的重心，將所述每個肋骨區(qū)域的所有重心相連得到相應肋骨的中心線；

其中，所述肋骨識別模型是基于預先標定的肋骨圖像并利用機器學習算法所構建的神經網絡模型；所述特定平面是平面角度為預設極角并且平行于預設的坐標軸的平面，所述極角的角度值取決于根據(jù)所述肋骨所在區(qū)域的重心對相應肋骨區(qū)域內的二維投影點進行極坐標變換后得到的二維投影點極角范圍。