[發明專利]一種針對上頜竇膜形態變化的分割方法

有效

• 申請號: 202011012803.0
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112164075B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 李康榮;熊體超;凌永權;唐會;吳志杰;龐康高;李觀華;楊偉勤
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/136
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

本發明提供一種針對上頜竇膜形態變化的分割方法，在已獲得的上頜竇三維斷層圖像中分割提取出上頜竇空氣腔模型和上頜竇骨腔初始模型，利用頂點篩選方法掃描頜竇骨腔初始模型內表面獲取內表面頂點，利用平均頂點距離濾波方法篩選并刪除異常頂點，并利用篩選完畢后的頂點構建頂點曲面。將頂點曲面貼合至上頜竇骨腔初始模型內表面，生成上頜竇骨腔重建模型；用上頜竇骨腔重建模型減去上頜竇空氣腔模型得到囊腫或粘膜的分割結果。本發明能有效分割出厚度小于2mm的囊腫或粘膜。

技術領域

本發明涉及生物醫學圖像領域，更具體地，涉及一種針對上頜竇膜形態變化的分割方法。

背景技術

最近，利用CBCT(錐束計算機斷層掃描)圖像研究上頜竇的囊腫和粘膜結構形態和位置的異常形態變化與牙齒病變的關聯性逐漸受到關注。上頜竇是位于眼睛下方上頜骨的一對竇，上頜竇被四個相鄰的骨頭包圍：上頜骨的牙槽突、顴骨、眼眶下壁和鼻腔的側壁。幾何上，上頜竇是金字塔形結構，其頂點位于顴骨的外側邊界，基部位于鼻內側邊界，它的矢狀切片顯示了它的橫截面如何從三角形變為四邊形。上頜竇竇腔內存在大量的開口以及殘缺的薄骨邊界，這給竇腔內的囊腫分割帶來了很大的難度。因此，準確切割和量化粘膜增厚為將來更詳細地探索病理發現提供了基礎。上頜竇最常見的形態變化是囊腫和增厚的粘膜，為了量化粘膜增厚和囊腫的厚度，應首先獲得上頜竇竇腔的粘膜分割。對于囊腫(＞5mm)的分割，區域生長的方法可以適用于大多數囊腫分割，使用分割工具來準確切割出來；但是對于粘膜厚度小于2mm的上頜竇粘膜增生，一般的區域生長的算法就無法準確分割，通常會生長不充分或者生長過度。

另一種方法是使用主動輪廓的多對象分割工具，如3DSlicer中的魯棒統計分割器，它的迭代演變是由局部魯棒統計數據驅動的，在每次迭代中更新中位數和四分位間距。它更能抵抗噪音和強度不均勻性，是一種使用快速增長的有效交互式醫學圖像分割方法，用戶在切片圖像的目標分割區域上手動繪制一些標簽，然后自動生長直到囊腫的邊界。然而，上頜竇結構異常可能會導致上頜竇骨腔的骨邊界缺失，有囊腫或者粘膜增厚癥狀的上頜竇通常會有不同程度的結構變形，同時后竇壁的薄骨不能通過閾值法分割提取出來，進而會造成比較大的破洞和寬口以及上頜竇靠近鼻竇的一側存在的大量的開口，這通常會導致生長泄漏在開口、細骨斷裂邊界處。此外，對于較小厚度(＜3mm)的囊腫，生長分割難度進一步復雜化，粘膜形狀更不規則，厚度更加小，分割難度非常大，這給粘膜或者囊腫分割算法帶來很大的困難。

2019年6月14日公開的中國專利CN109886969A提供了一種呼吸道內窺光學相干斷層圖像的三維自動分割方法，包括圖像預處理和呼吸道組織分割兩個步驟；其步驟包括：(1)圖像預處理，具體是：(1.1)去噪；(1.2)去除塑料保護套管；(1.3)二值化和區域濾波；(1.4)檢測上邊界；(2)呼吸道組織分割，具體步驟包括：(2.1)使用三維圖搜索算法檢測出圖像中呼吸道內腔表面的邊界；(2.2)使用三維圖搜索方法分別在不同的搜索區域內分割粘膜與粘膜下層組織。該方法可以迅速、平滑的獲得粘膜分割結果，但分割出的粘膜厚度仍不夠薄。

發明內容

本發明為克服現有技術分割出的上頜竇的粘膜或囊腫厚度不夠薄的缺陷，提供一種針對上頜竇膜形態變化的分割方法。

本發明的技術方案如下：

本發明提供一種針對上頜竇膜形態變化的分割方法，包括以下步驟：

S1：使用CT掃描技術獲得上頜竇三維斷層圖像，記為R；

S2：在上頜竇三維斷層圖像R中分割提取出上頜竇空氣腔模型，記為A；

S3：在上頜竇三維斷層圖像R中初步分割提取出上頜竇骨腔初始模型，記為B；

S4：以上頜竇骨腔初始模型B內表面上突出的點為頂點，利用所述頂點構建頂點曲面；