一種醫(yī)學(xué)圖像中肝臟范圍的定位方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域，特別涉及一種醫(yī)學(xué)圖像中肝臟范圍的定位方法及
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]在大型醫(yī)學(xué)影像設(shè)備中，通常涉及到針對不同器官的圖像處理、計算機輔助診斷或者指標(biāo)參數(shù)的定量分析。對于此類醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)，一般是在醫(yī)學(xué)影像設(shè)備掃描時，采集并重建得到覆蓋待分析器官區(qū)域的圖像體數(shù)據(jù)(volume data)，之后由待分析器官所對應(yīng)的應(yīng)用模塊進行具體的診斷分析。這里的圖像體數(shù)據(jù)是三維醫(yī)學(xué)圖像，通常由一組二維醫(yī)學(xué)圖形組成。例如對人體軀干進行圖像采集得到的圖像體數(shù)據(jù)，可用于多個器官(例如肺部、心臟、肝臟或者腸道)的診斷分析。在各應(yīng)用模塊中，對于軀干部分的圖像體數(shù)據(jù)，會基于相關(guān)算法在這部分圖像體數(shù)據(jù)內(nèi)定位到具體器官的圖像數(shù)據(jù)范圍，以便進行后續(xù)的圖像處理、計算機輔助診斷或定量分析。
[0003]現(xiàn)有對肝臟的自動定位方法主要分為閾值、學(xué)習(xí)和模型三種方法。閾值的方法主要依據(jù)體數(shù)據(jù)灰度信息或者直方圖分布計算出閾值，粗略分割出器官所在區(qū)域，依據(jù)灰度和邊緣的位置計算肝臟重心，給出肝臟在體數(shù)據(jù)內(nèi)的位置范圍。這類方法計算較為耗時，且依賴于肝臟的灰度和形狀信息。對于形變、病變嚴(yán)重或者造影劑強度較高的數(shù)據(jù)，可能因為肝臟區(qū)域的灰度與正常肝臟差異較大，導(dǎo)致計算出現(xiàn)偏差。
[0004]學(xué)習(xí)類方法一般對已知區(qū)域提取特征，之后通過Adaboost、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或者決策樹模型等機器學(xué)習(xí)的方法訓(xùn)練出有效的分類器，之后作用于新的圖像區(qū)域，最終檢測出肝臟所在范圍。與之類似的方法是采用弱分類器從預(yù)定義的圖像特征中挑選關(guān)鍵特征，在此基礎(chǔ)上訓(xùn)練強分類器，用來檢測特定器官所在范圍。這類方法雖然可以有效檢測肝臟范圍，但需要一定的樣本，訓(xùn)練生成分類器的過程非常耗時，且存在過度擬合的風(fēng)險。
[0005]模型類方法主要是通過引入已知的概率圖譜，構(gòu)造器官位置模型。之后將針對輸入圖像優(yōu)化模型參數(shù)，最終達到器官定位的效果。這類方法適用性比較廣泛，但對預(yù)設(shè)的圖譜/模型要求較高，且優(yōu)化迭代的過程相當(dāng)耗時。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的問題是提供一種醫(yī)學(xué)圖像中肝臟范圍的定位方法及其裝置，解決現(xiàn)有肝臟定位方法中的上述問題，快速準(zhǔn)確的在體數(shù)據(jù)內(nèi)定位到肝臟范圍。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種醫(yī)學(xué)圖像中肝臟范圍的定位方法，包括:獲取三維醫(yī)學(xué)圖像，所述三維醫(yī)學(xué)圖像由一組二維醫(yī)學(xué)圖像組成，所述三維醫(yī)學(xué)圖像覆蓋肝臟；定位所述三維醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)肋骨所處二維醫(yī)學(xué)圖像的位置;基于所述肋骨的位置確定肝臟底部二維醫(yī)學(xué)圖像的位置;確定肝臟頂部二維醫(yī)學(xué)圖像的位置；由所述肝臟底部和頂部二維醫(yī)學(xué)圖像的位置，確定所述三維醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)肝臟的范圍。
[0008]優(yōu)選的，所述定位三維醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)肋骨所處二維醫(yī)學(xué)圖像的位置包括:定位三維醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)肋骨下緣所處二維醫(yī)學(xué)圖像的位置;所述肝臟底部二維醫(yī)學(xué)圖像的位置基于肋骨下緣所處二維醫(yī)學(xué)圖像的位置進行確定。
[0009]優(yōu)選的，所述定位三維醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)肋骨下緣所處二維醫(yī)學(xué)圖像的位置包括:獲取三維醫(yī)學(xué)圖像的冠狀位MIP圖像;基于所述冠狀位MIP圖像獲取骨骼區(qū)域圖像;基于所述骨骼區(qū)域圖像定位肋骨下緣所處二維醫(yī)學(xué)圖像的位置。
[0010]優(yōu)選的，所述基于骨骼區(qū)域圖像定位肋骨下緣所處二維醫(yī)學(xué)圖像的位置包括:獲取骨骼區(qū)域圖像內(nèi)的脊柱中心線;基于所述脊柱中心線，去除所述骨骼區(qū)域圖像內(nèi)的脊柱；統(tǒng)計去除脊柱后的所述骨骼區(qū)域圖像每行像素點數(shù)目，基于像素點數(shù)目定位肋骨下緣位置。
[0011]優(yōu)選的，所述基于肋骨的位置確定肝臟底部二維醫(yī)學(xué)圖像的位置是由肋骨和肝臟在解剖結(jié)構(gòu)上的相對位置確定。
[0012]優(yōu)選的，所述確定肝臟頂部二維醫(yī)學(xué)圖像的位置包括:從所述肋骨所處二維醫(yī)學(xué)圖像的位置開始，朝肝臟頂部方向，計算各所述二維醫(yī)學(xué)圖像的檢測區(qū)域內(nèi)的平均灰度值；將所述平均灰度值和預(yù)先設(shè)置的閾值進行比較，得到肝臟頂部所處二維醫(yī)學(xué)圖像的位置。
[0013]基于上述醫(yī)學(xué)圖像中肝臟范圍的定位方法，本發(fā)明還對應(yīng)提供了一種醫(yī)學(xué)圖像中肝臟范圍的定位裝置。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案僅需要當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)，無需訓(xùn)練樣本或概率圖之類的先驗信息。更進一步的，主要參考了圖像中灰度較為穩(wěn)定的骨骼和空氣的信息，根據(jù)肝臟附近解剖結(jié)構(gòu)而非肝臟本身定位肝臟，避免因圖像噪聲或者肝臟病變帶來的不確定因素。更進一步的，檢測算法基本在二維平面上完成，避免處理三維數(shù)據(jù)帶來的復(fù)雜計算，能較快檢測出肝臟大致位置。
【附圖說明】
[0015]圖1是醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是由醫(yī)學(xué)影像設(shè)備采集得到的三維醫(yī)學(xué)圖像的示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明醫(yī)學(xué)圖像中肝臟范圍定位方法的流程圖；
[0018]圖4是本發(fā)明定位三維醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)肋骨下緣方法的流程圖；
[0019]圖5是本發(fā)明基于冠狀位MIP圖像定位肋骨下緣方法的流程圖；
[0020]圖6a是本發(fā)明基于骨骼區(qū)域圖像找到中心線的示意圖；
[0021 ]圖6b是本發(fā)明骨骼區(qū)域圖像去除脊柱后的示意圖；
[0022]圖7是本發(fā)明確定肝臟頂部所處二維醫(yī)學(xué)圖像位置的流程圖；
[0023]圖8a是本發(fā)明在冠狀位圖像中從肋骨下緣位置開始進行計算的示意圖；
[0024]圖Sb是本發(fā)明各二維醫(yī)學(xué)圖像中檢測區(qū)域的示意圖；
[0025]圖9是本發(fā)明醫(yī)學(xué)圖像中肝臟范圍定位裝置的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。在以下描述中闡述了具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的【具體實施方式】的限制。
[0027]圖1是一種醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖，這里以計算機斷層掃描設(shè)備(CT，CompUtedTomography)為例進行說明。參見圖1，計算機斷層掃描設(shè)備100通常包括機架101、掃描床102以及供醫(yī)生操作的控制臺103三個部分。控制臺103通常包括控制成像端進行掃描的電腦和圖像高級后處理工作站的電腦。在掃描成像時，患者躺著掃描床102上，由掃描床102將患者推入到機架101的孔徑內(nèi)。機架101內(nèi)一側(cè)有球管，球管可以發(fā)出X射線，X射線穿過患者后被與球管相對設(shè)置的探測器接收到從而形成數(shù)據(jù)。探測器將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到控制臺103進行數(shù)據(jù)的初步處理、圖像重建，形成CT圖像。
[0028]參見圖2，一次CT掃描的掃描區(qū)域201通常覆蓋了人體202的大部分區(qū)域。根據(jù)一次CT掃描(可以是步進式掃描或者螺旋掃描)采集到的數(shù)據(jù)可以重建得到一個三維醫(yī)學(xué)圖像的體數(shù)據(jù)300，這個體數(shù)據(jù)300通常包括了一組二維醫(yī)學(xué)圖像301，每張二維醫(yī)學(xué)圖像301是與人體長軸z方向垂直的橫斷位圖像(axial image)，代表了人體200某一斷層的內(nèi)部解剖信息。對于重建得到的體數(shù)據(jù)300，通常保存為該患者的一個圖像序列，醫(yī)生在進行后續(xù)醫(yī)學(xué)診斷時，會將該體數(shù)據(jù)300導(dǎo)入到相應(yīng)的應(yīng)用模塊中進行處理。
[0029]例如對人體進行CT掃描時的掃描區(qū)域為軀干，則重建得到的體數(shù)據(jù)對應(yīng)軀干部分，該體數(shù)據(jù)內(nèi)包含了肝臟，可以將該體數(shù)據(jù)導(dǎo)入到肝分析的應(yīng)用模塊進行后續(xù)的診斷分析。具體為首先在該體數(shù)據(jù)內(nèi)定位到肝臟的位置，比如初始的體數(shù)據(jù)為250層(每一層作為一個二維醫(yī)學(xué)圖像)的三維醫(yī)學(xué)圖像，定位到肝臟的位置為第70層至第190層，之后僅對第70層至第190層的圖像進行肝臟分割、病變識別等。
[0030]本發(fā)明的技術(shù)方案針對肝臟范圍的定位，提出了一種醫(yī)學(xué)圖像中肝臟范圍的定位方法。本發(fā)明的技術(shù)方案也可以適用于其他需要對體數(shù)據(jù)進行肝臟定位的場景，并不僅僅是在導(dǎo)入到肝臟應(yīng)用模塊時候。
[0031]參見圖3，本發(fā)明的定位方法包括以下步驟:
[0032]S301，獲取三維醫(yī)學(xué)圖像。
[0033]由之前的描述可知，三維醫(yī)學(xué)圖像(即圖像體數(shù)據(jù))通常是通過醫(yī)學(xué)影像設(shè)備采集重建得到。具體的獲取方式可以是在線模式下實時采集得到的三維醫(yī)學(xué)圖像，也可以是在離線模式下讀取保存的三維醫(yī)學(xué)圖像，還可以是遠程傳輸?shù)奖镜氐娜S醫(yī)學(xué)圖像。
[0034]三維醫(yī)學(xué)圖像可以通過CT設(shè)備采集得到，也可以通過其他的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備，例如X光機C型臂設(shè)備采集得到。
[0035]S302，定位所述三維醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)肋骨所處二維醫(yī)學(xué)圖像的位置。
[0036]獲取得到三維醫(yī)學(xué)圖像后，在三維醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)定位肋骨所處的片層位置。
[0037]對于肋骨的定位方法可以有多種，例如最簡單的通過閾值化(thresholding)的方法，得到各二維醫(yī)學(xué)圖像片層內(nèi)骨骼的掩膜。之后對各掩膜中連通區(qū)域進行面積閾值的篩選或者形狀匹配，確認(rèn)是否屬于肋骨，從而判斷肋骨所處的片層位置。這里的肋骨位置為片層的一個范圍，在其他情況下也可以僅是肋骨的某一個易于識別的解剖結(jié)構(gòu)。
[0038]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，由于不同患者肋骨的大小差異、結(jié)構(gòu)的區(qū)別，肋骨本身在人體中的一定形變。在定位肋骨時可采用僅定位出肋骨下緣的方式，使定位更加快速準(zhǔn)確。
[0039]定位肋骨下緣的方法可以有多種，在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，參見圖4，包括以下步驟:
[0040]S3021，獲取三維醫(yī)學(xué)圖像的冠狀位MIP圖像。
[0041 ] 對步驟S301得到的三維醫(yī)學(xué)圖像，計算得到冠狀位最大密度投影(MIP ,MaximumIntensity Project1n)圖像。轉(zhuǎn)換成MIP圖像的方式，將對三維醫(yī)學(xué)圖像的處理轉(zhuǎn)換成了對二維醫(yī)學(xué)圖像的處理，優(yōu)化了圖像的處理速度。
[0042]S3022，基于所述冠狀位MIP圖像獲取骨骼區(qū)域圖像。
[0043]對冠狀位MIP圖像取閾值，由于骨骼比軟組織的灰度值高很多，由此獲得骨骼區(qū)域圖像。圖6a是骨骼區(qū)域圖像的示意圖，圖中可以清晰看到骨骼區(qū)域。
[0044]S3023，基于所述骨骼區(qū)域圖像定位肋骨下緣所處二維醫(yī)學(xué)圖像的位置。
[0045]在圖6a的骨骼區(qū)域圖像內(nèi)定位肋骨下緣的位置，優(yōu)選的方法如圖5所示，包括以下步驟:S3024，獲取骨骼區(qū)域圖像內(nèi)的脊柱中心線，參見圖6a，中心線601具體可以通過計算骨骼區(qū)域圖像的重心得到，其他的方法也有例如統(tǒng)計灰度值分布等;S3025，基于所述脊柱的中心線601，根據(jù)脊柱的大致直徑，以中心