[發(fā)明專利]一種基于磁共振圖像的乳腺血管自動分割方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011004400.1
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112184728B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顧雅佳;龔敬;謝天文;彭衛(wèi)軍;尤超;肖勤;李瑞敏
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T5/00;G06T7/136;G06T7/155
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責(zé)任公司 31203
• 代理人: 蔣駿杰

1.一種基于磁共振圖像的乳腺血管自動分割方法，其特征在于，其包括以下步驟：

S1、輸入T1加權(quán)磁共振影像，運用3D圖像數(shù)據(jù)生成橫斷面的原始MIP圖像I_MIP；

S2、設(shè)定合適的方差值和核函數(shù)寬度，運用高斯濾波器對原始MIP圖像I_MIP進行濾波處理，獲得平滑MIP圖像I_{MIP_Blur}；

S3、以平滑后圖像矩陣中I_{MIP_Blur}(0,0)點像素作為種子點，選擇合適的閾值，利用區(qū)域生長算法分割背景區(qū)域，并將二值圖像取反獲得分割圖像M1，同時，計算分割圖像M1中各個連通區(qū)域的面積，從連通區(qū)域中移除面積低于第一設(shè)定值的區(qū)域，剩下的連通區(qū)域作為器官組織區(qū)域的二值分割圖像M2，器官組織包括乳房和胸腔區(qū)域；

S4、對二值分割圖像M2，分別在水平和垂直兩個方向上做灰度積分投影，根據(jù)積分投影曲線中拐點位置，設(shè)定二值分割圖像M2中的乳房區(qū)域邊界，二值分割圖像M2中從乳房區(qū)域邊界內(nèi)分割出乳房區(qū)域M3，根據(jù)分割區(qū)域標(biāo)簽，提取乳房區(qū)域M3中的乳房區(qū)域邊界，即乳房表面皮膚區(qū)域，以乳房區(qū)域M3減去提取出的乳房邊界區(qū)域，以獲得最終乳房分割區(qū)域M4；

S5、計算原始MIP圖像I_MIP的Hessian矩陣，設(shè)定Frangi濾波函數(shù)，對MIP圖像I_MIP中血管區(qū)域進行增強，并將增強后圖像與最終乳房分割區(qū)域M4進行掩模；

S6、運用閾值分割方法，對掩模后圖像中血管區(qū)域V1進行分割，并利用中值濾波算法，濾除分割的血管區(qū)域V1中的散點噪聲，獲得血管分割圖像V2；

S7、運用形態(tài)學(xué)運算連接血管分割圖像V2中斷裂的血管區(qū)域，并濾除連接好的血管分割圖像V2中血管區(qū)域面積小于第二設(shè)定值的區(qū)域，以獲得最終血管分割圖像V3。

2.如權(quán)利要求1所述的基于磁共振圖像的乳腺血管自動分割方法，其特征在于，步驟S4具體包括以下步驟：

首先，利用灰度積分投影方法，對二值分割圖像M2分別在水平和垂直兩個方向上做灰度積分投影，在水平和垂直方向上的灰度積分投影函數(shù)GPI_H(x)和GPI_V(y)計算公式如下：

其中，N_x和N_y分別表示M2圖像矩陣在水平和垂直方向上的大小；

然后，分別對GPI_H(x)和GPI_V(y)做差分運算，令GPI_H(x)′＝0和GPI_V(y)′＝0，找出兩條積分投影曲線上的極值點和拐點，在水平方向上，以最小值和最大值等兩個極值點位置作為乳房區(qū)域的邊界點，在垂直方向上，則從曲線兩端出發(fā)向中間靠攏，找到第一個拐點作為乳房區(qū)域的邊界點；

最后，根據(jù)水平和垂直方向上邊界點的位置，即根據(jù)二值分割圖像M2中的乳房區(qū)域邊界，二值分割圖像M2中從乳房區(qū)域邊界內(nèi)分割出乳房區(qū)域M3，對分割區(qū)域進行標(biāo)記，提取乳房區(qū)域M3中的乳房區(qū)域邊界，即乳房表面皮膚區(qū)域，以乳房區(qū)域M3減去提取出的乳房邊界區(qū)域，以獲得最終乳房分割區(qū)域M4。

3.如權(quán)利要求1所述的基于磁共振圖像的乳腺血管自動分割方法，其特征在于，步驟S5具體包括以下步驟：

首先，運用2D高斯平滑函數(shù)對原始MIP圖像進行濾波，獲得濾波后圖像I，計算I的二階偏導(dǎo)數(shù)，獲得圖像的Hessian矩陣H_MIP，公式如下：

然后，對H_MIP進行特征值分解獲得兩個特征值分別為若|λ₁|≈0且|λ₁|＜＜|λ₂|，則圖像中血管區(qū)域的響應(yīng)度函數(shù)，即Frangi濾波函數(shù)可以表示為對不同尺度的血管進行尺度匹配濾波獲得其中δ表示高斯濾波函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差；

最后，設(shè)定β為0.01，c為0.04，δ∈[0.5,2.5]步長為0.05，對圖像中血管區(qū)域進行增強，并將增強后圖像Vessel與乳房分割圖像M3進行掩模，獲得圖像I_Vessel＝Vessel×M4。