[發明專利]基于CT序列的心包分割方法及從心包序列中心層切片粗略定位心包區域的方法

有效

• 申請號: 201910457837.1
• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN110378868B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 王興維;邰從越;劉龍;劉慧芳;王慧;史黎鑫;尹延偉
• 申請（專利權）人: 心醫國際數字醫療系統（大連）有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/187;G06T7/62;G06T7/64;G06T7/66
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 劉斌

基于CT序列的心包分割方法及從心包序列中心層切片粗略定位心包區域的方法，屬于醫學圖像處理領域，為了提高心包定位的準確性，在所述中心層，由閾值處理去除干擾組織區域，保留包含心包的連通區域，得到包含心包的二值圖像；對所述的二值圖像計算得到心包中心層切片的近似圓心和半徑；將中心層切片的圓心和半徑等效為心包球體的球心和半徑，確定整個心包體的區域邊界，粗略定位整個心包區域，效果是通過序列的單層特征具體判定，減少周邊組織對心包的干擾，結合CT的三維特征進行精確的心包分割，得到最終的包含血管的心包分割序列。

技術領域

本發明屬于醫學圖像處理領域，尤其涉及一種基于CT序列的心包分割方法及從心包序列中心層切片粗略定位心包區域的方法。

背景技術

心臟是人體重要器官，它的作用是推動循環系統中血管的血液。近年來，冠心病等心血管疾病患者逐年遞增，前期都依賴心臟血管CT(電子計算機斷層掃描)或心臟血管造影來進行診斷。心臟結構復雜，心管頭端與動脈相連，尾端與靜脈相連，由CT設備得到的心包序列，受到肺臟、肝臟、骨組織、膈肌、空氣氣泡等的干擾。心包是包裹心臟和出入心大血管根部的圓錐形纖維漿膜囊，冠狀血管如花冠狀纏腰心臟，包括冠狀動脈血管和冠狀靜脈血管。某些心臟疾病源于血管阻塞、狹窄，影像心臟正常波動。每一個CT序列包含兩三百張被其他組織干擾的心包圖像，其上邊纏繞的血管更容易讓醫生產生疲勞，進而發生誤診等潛在危機。對心包進行分割，能夠減少干擾，利于醫生的判斷并對后續的冠狀動脈中心線的提取產生了便利條件等。

目前，有些心包分割依靠醫生手動操作，工作量大，易產生疲勞。也有一些自動分割心包的方法，常見的方法有閾值法、模板匹配法、區域生長法、深度學習法等。由于心包結構復雜，沒有固定閾值，常規的灰度閾值分割很難將整個心包分割完整。多模匹配法需要大量樣本，在時間上也無法達到要求。單純的區域生長法，容易產生過分割和欠分割。深度學習方法，需要專業醫生標準的標注數據，不適合短期快速開發應用。

在醫療圖像分割領域，灰度閾值法是一種常見分割方法且取得了不錯的效果。但是經過增強的心包CT序列的血管閾值增高，心房、心室、瓣膜等組織顯示不同的CT值，再加上肺組織、骨組織等干擾，單獨使用灰度閾值法很難將不同序列的心包完整分割出來。

申請公布號CN107545579A的中專利申請公開了一種心臟分割方法、設備和存儲介質。該方法通過一系列模板圖像確定參考層，確定參考層的過程需要一系列模板圖像。由于采集的一系列CT圖像的FOV(視野field of view)值區別較大，不同的心臟序列，就需要不同的模板，因此對樣本的多樣性和時間性就有更高的要求。

心包分割結果最終要集成到開發的影像系統中，一個序列幾百張二維圖像，必須快速分割完畢，經過三維后處理顯示分割后的三維心包組織。當前已經存在的心臟分割方法沒有在分割時間上進行論證，為了適應系統的實用性，整個序列必須在幾秒內分割完畢，否則就失去了分割的價值，不利于醫療系統軟件的推廣使用。心臟疾病多在心血管，心包分割的關鍵是血管分割，現有方法重在心臟分割，無法確認纏腰在心包周圍的血管是否被分割掉。影像科醫生在采集病人的心臟CT時，主觀性比較大，不同的FOV對CT值影像很大。心包周邊組織范圍不同，導致心包定位難度大。并且心包組織沒有固定閾值，經過血管造影的CT值比較高，使用單一的分割方法很難準確分割心包。

發明內容

為了提高心包定位的準確性，本發明提出如下技術方案：一種從心包序列中心層切片粗略定位心包區域的方法，具有對心包CT序列切片的中心層灰度閾值分布，動態確定多區域閾值的步驟；在所述中心層，由閾值處理去除干擾組織區域，保留包含心包的連通區域，得到包含心包的二值圖像；對所述的二值圖像計算得到心包中心層切片的近似圓心和半徑；將中心層切片的圓心和半徑等效為心包球體的球心和半徑，確定整個心包體的區域邊界，粗略定位整個心包區域。

進一步的，從中心層開始，依次往前的層半徑迭代擴若干個像素，依次往后的層半徑迭代縮小若干像素，由中心層近似圓心和半徑粗略分割整個心包序列。