[發(fā)明專利]基于肺部支氣管樹的分段方法及定位病灶的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202211190905.0
• 申請日: 2022-09-28
• 公開（公告）號: CN115631141A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐武斌;王曉娜;肖建偉;易少平;薛利成;陳定苗
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波市科技園區(qū)明天醫(yī)網(wǎng)科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06V10/774;G06V10/82
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 周豪靖

1.一種基于肺部支氣管樹的分段方法，其特征在于：在獲取肺部CT圖像后，通過計(jì)算實(shí)現(xiàn)對支氣管分叉點(diǎn)的標(biāo)記，根據(jù)樹的原理將標(biāo)記好的支氣管構(gòu)建多叉樹；然后通過以下步驟對多叉樹進(jìn)行肺段定位：

a)首先確定肺部氣管，即多叉樹的根節(jié)點(diǎn)是氣管，部分圖像由于氣管形狀彎曲，導(dǎo)致氣管被分為多段的情況，此時(shí)通過分叉點(diǎn)判定合并為一段；

b)由氣管的子節(jié)點(diǎn)找一級支氣管，即左、右主支氣管，確定左、右肺；

c)由左、右主支氣管的子節(jié)點(diǎn)確定出左肺上葉、左肺下葉、右肺上葉及對應(yīng)右肺向下分支，由右肺向下分支的子節(jié)點(diǎn)可以確定右肺中葉、右肺下葉；

d)由左肺上葉的子節(jié)點(diǎn)確定上支、舌段支氣管，進(jìn)而通過條件判斷確定左肺上葉尖后段支氣管、左肺上葉前段支氣管、左肺上葉上舌段支氣管、左肺上葉下舌段支氣管；

e)由左肺下葉的子節(jié)點(diǎn)先確定左肺下葉背段支氣管，進(jìn)而通過條件判斷確定左肺下葉前內(nèi)基底段支氣管、左肺下葉外基底段支氣管、左肺下葉后基底段支氣管；

f)由右肺上葉的子節(jié)點(diǎn)及條件判斷確定右肺上葉尖段支氣管、右肺上葉后段支氣管、右肺上葉前段支氣管；

g)由右肺中葉的子節(jié)點(diǎn)及條件判斷確定右肺中葉外側(cè)段支氣管、右肺中葉內(nèi)側(cè)段支氣管；

h)由右肺下葉的子節(jié)點(diǎn)先確定右肺下葉背段支氣管，再通過條件判斷確定出右肺下葉內(nèi)基底段支氣管、右肺下葉前基底段支氣管、右肺下葉外基底段支氣管、右肺下葉后基底段支氣管；

i)定位掩碼標(biāo)記，將右肺上葉尖段支氣管、右肺上葉后段支氣管、右肺上葉前段支氣管分別標(biāo)記為1、2、3，右肺中葉外側(cè)段支氣管、右肺中葉內(nèi)側(cè)段支氣管分別標(biāo)記為4、5，右肺下葉背段支氣管、右肺下葉內(nèi)基底段支氣管、右肺下葉前基底段支氣管、右肺下葉外基底段支氣管、右肺下葉后基底段支氣管分別標(biāo)記為6、7、8、9、10；將左肺上葉尖后段支氣管、左肺上葉前段支氣管、左肺上葉上舌段支氣管、左肺上葉下舌段支氣管分別標(biāo)記為11、12、13、14，左肺下葉背段支氣管、左肺下葉前內(nèi)基底段支氣管、左肺下葉外基底段支氣管、左肺下葉后基底段支氣管分別標(biāo)記為15、16、17、18；其余支氣管分支標(biāo)記為19。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于肺部支氣管樹的分段方法，其特征在于：所述的構(gòu)建多叉樹是通過計(jì)算支氣管樹掩碼數(shù)組的連通區(qū)域排除模型生成除支氣管樹之外的其他小區(qū)域；然后，應(yīng)用卷積核為3×3的多維卷積找到支氣管樹分叉點(diǎn)，形態(tài)學(xué)運(yùn)算提取肺部支氣管樹結(jié)構(gòu)；再通過距離轉(zhuǎn)換，計(jì)算出圖像中非零點(diǎn)到最近背景點(diǎn)的距離，實(shí)現(xiàn)對支氣管分叉點(diǎn)的標(biāo)記。

3.一種利用如權(quán)利要求1或2所述的分段方法定位病灶的方法，其特征是，包括以下步驟：

A)通過分段方法得到分段數(shù)據(jù)后，準(zhǔn)備50例及以上肺部CT數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)執(zhí)行獲取支氣管樹分段訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，生成支氣管樹分段模型；

B)將帶有病灶的肺部數(shù)據(jù)利用分段模型推理生成包含肺部18段支氣管的支氣管樹分段數(shù)據(jù)；

C)應(yīng)用3d歐式距離計(jì)算病灶掩碼到18段支氣管的最短距離，輸出病灶所在的左右肺、肺葉、肺段的標(biāo)記，確定出病灶在肺部的具體位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的定位病灶的方法，其特征在于所述的步驟A)分段訓(xùn)練方式是：首先對支氣管樹分段數(shù)據(jù)預(yù)處理，經(jīng)過裁剪、重采樣和正則化處理后的數(shù)據(jù)利用nnUnet框架訓(xùn)練1000次，為了輸入輸出尺寸相同，使用填充卷積來實(shí)現(xiàn)，nnUnet根據(jù)需要自動(dòng)設(shè)置超參數(shù)，初始通道數(shù)依據(jù)實(shí)驗(yàn)的需求設(shè)置為2n；上采樣使用反卷積操作，激活函數(shù)使用LeakyReLU；上下采樣每個(gè)卷積層分別執(zhí)行兩次卷積塊，除最底下的兩層外使用深監(jiān)督；所述的50例及以上肺部CT數(shù)據(jù)其中訓(xùn)練集、驗(yàn)證集比例為4：1，生成支氣管樹分段模型。