[發明專利]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

• 申請號: 202010619307.5
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111862304B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（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

本發明屬于醫學重建應用領域，特別涉及一種基于骨架引導的分割下腔靜脈和腹主動脈的方法及裝置。克服利用現有造影方法不能有效分割非造影區域的靜動脈及現有造影方法存在潛在毒性與無法作用于下腔靜脈等問題。首先將腹部圖像進行分割獲取包含下腔靜脈和腹主動脈區域的二值圖并建立三維模型，然后導入靜脈和動脈骨架與三維模型進行配準定位及骨架微調，之后根據靜脈和動脈骨架所對應的圖像像素位置進行前景點和背景點標注，并對掩膜處理后的序列圖像進行圖像分割，獲得分開后的靜脈二值圖和動脈二值圖并重建模型。裝置相應包括預處理單元、骨架配準單元、分割單元及后處理單元。本發明可實現血管主干及其分支的區分，減少交互操作，提高分割效率。

技術領域

本發明屬于醫學重建及應用領域，特別涉及一種基于骨架引導的分割下腔靜脈和腹主動脈的方法及裝置。

背景技術

目前，基于醫學影像的可視化三維重建技術在泌尿外科已經得到廣泛應用，通過醫學數據的三維重建技術有助于明確腎蒂及血管的解剖變異情況，有利于提高術中處理效率和安全性。為了使血管能夠更加清晰可見，常常需要經動脈或靜脈注射造影劑再進行數據掃描，造影后的圖像中被造影區域的灰度值較高，但是鄰近區域會因造影劑的影響而變得模糊，造成該區域內動脈和靜脈分割困難；同時，造影劑也存在潛在毒性作用，如果使用不當，會造成不良后果。根據文獻報道，造影劑不良反應的發生率在0.5％～13％之間。因此，根據實際情況減少造影劑的使用可減少不良反應的發生。

另一方面，現有的造影只能進行動脈血管及腎靜脈造影，而無法進行下腔靜脈造影，常用人工分割的方法進行分割，耗時耗力且無法保證準確性。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于骨架引導的分割下腔靜脈和腹主動脈的方法及裝置，針對非造影圖像進行下腔靜脈和腹主動脈的分割及建模，克服利用現有造影方法不能有效分割非造影區域的靜動脈及現有造影方法存在潛在毒性與無法作用于下腔靜脈等問題。

本發明的技術方案是提供一種基于骨架引導的分割下腔靜脈和腹主動脈的方法，其特殊之處在于，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，使得下腔靜脈骨架全部位于下腔靜脈血管內部，腹主動脈骨架全部位于腹主動脈血管內部；

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

(3.2)根據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。