[發(fā)明專利]基于骨架引導的分割下腔靜脈和腹主動脈的方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010619307.5
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111862304B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設計）人: 馬睿佳;盧秉恒;王晶;于穎
• 申請（專利權）人: 西安增材制造國家研究院有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/30
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

1.一種基于骨架引導的分割下腔靜脈和腹主動脈的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)獲取下腔靜脈和腹主動脈連接在一起的三維模型；

(1.1)將腹部CT圖像進行預處理，獲取包含下腔靜脈和腹主動脈區(qū)域的二值圖；其中腹部CT圖像為未注射造影劑的圖像；

(1.2)根據(jù)獲取的二值圖，建立下腔靜脈和腹主動脈連接在一起的三維模型；

(2)將下腔靜脈骨架和腹主動脈骨架分別導入三維模型中，進行配準定位；

(2.1)創(chuàng)建下腔靜脈和腹主動脈骨架，并將下腔靜脈和腹主動脈骨架導入步驟(1)建立的三維模型中；

(2.2)將下腔靜脈和腹主動脈骨架與三維模型進行配準定位，并對下腔靜脈和腹主動脈骨架局部微調(diào)，使得下腔靜脈骨架全部位于下腔靜脈血管內(nèi)部，腹主動脈骨架全部位于腹主動脈血管內(nèi)部；

(3)獲得分開的下腔靜脈的二值圖和腹主動脈的二值圖；

(3.1)根據(jù)腹部CT圖像與包含下腔靜脈和腹主動脈區(qū)域的二值圖，獲得掩膜序列圖像；

(3.2)根據(jù)三維點與像素的對應關系，獲取下腔靜脈骨架與腹主動脈骨架位置對應的圖像像素位置；根據(jù)下腔靜脈和腹主動脈骨架所對應的圖像像素位置，在掩膜序列圖像中，將下腔靜脈骨架和腹主動脈骨架對應的像素位置分別標注為前景點和背景點；或將下腔靜脈骨架和腹主動脈骨架對應的像素位置分別標注為背景點和前景點；

(3.3)對標注后的掩膜序列圖像采用圖割算法進行分割，獲得分開后的下腔靜脈的二值圖和腹主動脈的二值圖；

(4)獲得分開后的下腔靜脈三維模型和腹主動脈三維模型；

對包含下腔靜脈的二值圖和包含腹主動脈的二值圖分別重建模型，獲得分開后的下腔靜脈三維模型和腹主動脈三維模型。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于骨架引導的分割下腔靜脈和腹主動脈的方法，其特征在于，步驟(1.1)的步驟具體為：

(1.11)判斷腹部CT圖像的范圍是否超過包含有下腔靜脈和腹主動脈區(qū)域，若超過，則進行剪裁處理，得到包含下腔靜脈和腹主動脈區(qū)域的序列圖；

(1.12)根據(jù)閥值分割法或聚類、濾波、小波變換一種或幾種方法的算法對序列圖進行數(shù)據(jù)二值化處理，得到包含下腔靜脈和腹主動脈區(qū)域的二值圖。

3.根據(jù)權利要求2所述的基于骨架引導的分割下腔靜脈和腹主動脈的方法，其特征在于，步驟(1.2)中：使用等值面重建方法，根據(jù)二值圖建立下腔靜脈和腹主動脈連接在一起的三維模型。

4.根據(jù)權利要求2所述的基于骨架引導的分割下腔靜脈和腹主動脈的方法，其特征在于，步驟(2.1)中根據(jù)下述方法創(chuàng)建下腔靜脈和腹主動脈骨架：

根據(jù)公開的數(shù)字化可視人體數(shù)據(jù)庫中CT數(shù)據(jù)進行腹部下腔靜脈和腹主動脈血管模型的中心線提取，并在所得到的中心線上，將中心線轉為點線連接的質(zhì)點彈簧模型，分別建立靜脈骨架和動脈骨架。

5.根據(jù)權利要求4所述的基于骨架引導的分割下腔靜脈和腹主動脈的方法，其特征在于，步驟(2.2)具體為：

(2.21)分別確定下腔靜脈骨架和腹主動脈骨架的多個初始固定點；

(2.22)在三維模型上選取與初始固定點對應的點；將初始固定點與三維模型上選取的點進行點配準；

(2.23)配準后，分別移動下腔靜脈骨架和腹主動脈骨架上的活動點位置進行調(diào)節(jié)，使得下腔靜脈骨架上的所有點和腹主動脈骨架上的所有點分別位于下腔靜脈血管與腹主動脈血管內(nèi)部。

6.根據(jù)權利要求5所述的基于骨架引導的分割下腔靜脈和腹主動脈的方法，其特征在于，步驟(2.22)中點配準采用主成分分析法來實現(xiàn)，通過將三維模型上的選取點作為固定點，骨架上選取的初始固定點作為移動點，通過計算得到骨架的旋轉及平移矩陣，然后就對骨架進行剛性移動。

7.根據(jù)權利要求5所述的基于骨架引導的分割下腔靜脈和腹主動脈的方法，其特征在于：步驟(3.1)中將包含下腔靜脈和腹主動脈區(qū)域的序列圖與包含下腔靜脈和腹主動脈區(qū)域的二值圖進行乘運算，獲得掩膜序列圖像。