專利名稱：一種肝臟分段的方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種肝臟分段的方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
肝臟是腫瘤好發(fā)的主要器官之一，隨著外科技術(shù)的進(jìn)歩，使肝臟腫瘤的手術(shù)切除率大幅度提高。肝臟作為實(shí)質(zhì)性器官，只有通過影像學(xué)資料才能了解其內(nèi)病灶的位置及大小，才能進(jìn)行手術(shù)方案的設(shè)計(jì)。CT(computed tomography,計(jì)算機(jī)體層攝影)、MRI (MagneticResonance Imaging,磁共振成像)等影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展大大推動(dòng)了肝臟外科的發(fā)展，使得許多復(fù)雜的肝臟手術(shù)得以實(shí)施。然而由于肝臟內(nèi)部復(fù)雜的管道系統(tǒng)及其生理和病理 變異，決定了肝臟外科手速的難度。而且，解剖性切除等肝臟外科新技術(shù)的應(yīng)用要求術(shù)者進(jìn)行縝密的術(shù)前規(guī)劃，了解肝功能儲(chǔ)備需測(cè)量預(yù)切除的肝臟體積。雖然CT、MRI等ニ維斷層圖像提供了肝臟病灶及管道系統(tǒng)所有的影像信息，但是目前在大多數(shù)情況下，基于傳統(tǒng)的ニ維圖像，醫(yī)生只能憑經(jīng)驗(yàn)去構(gòu)思病灶與周圍組織的空間幾何關(guān)系，從而給手術(shù)增加了難度。三維可視化肝臟能直觀、清晰、任意角度顯示肝臟的解剖及肝內(nèi)管道系統(tǒng)的走行，肝臟腫瘤的位置及其與周圍血管的空間毗鄰關(guān)系，為肝臟切除手術(shù)提供了準(zhǔn)確安全的手術(shù)切界，避免肝臟組織過多切除，最大限度地保留功能性肝組織，為醫(yī)生制定更準(zhǔn)確的手術(shù)方案提供較ニ維圖像更有價(jià)值的個(gè)體化信息。外科醫(yī)生可以在虛擬肝臟上反復(fù)進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃，優(yōu)化手術(shù)方案，提高手術(shù)技能，從而提高手術(shù)的安全性，降低手術(shù)并發(fā)癥。目前，國(guó)際上普遍采用的肝段劃分方法是Couinaud肝段劃分法，Couinaud肝段劃分法是以Glisson系統(tǒng)在肝內(nèi)的分布為基礎(chǔ)，以肝靜脈為分段界限。左、中、右三支主肝靜脈左行區(qū)所形成的縱形切面將肝分成4個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)又被門靜脈左右支的水平切面分成上下2段。4個(gè)扇區(qū)不包含尾狀葉，因?yàn)樗灰蕾囉谒膫€(gè)肝門靜脈和三支主肝靜脈，是ー個(gè)自主段。Couinaud肝段劃分法雖然比較實(shí)用，但是也有明顯的缺陷，由于它是離體鑄型的研究結(jié)果，并不適合臨床個(gè)體患者的個(gè)體差異情況，并且由于門靜脈分支在形狀、大小、數(shù)目等方面存在極大的解剖差異，同時(shí)段間分界不是簡(jiǎn)單的平面，因此Couinaud肝段劃分法并不完全適合實(shí)際中的應(yīng)用。在申請(qǐng)?zhí)枮?00810197660. 8，發(fā)明名稱為“ー種基于CT圖像的肝臟分段方法及其系統(tǒng)”的中國(guó)專利中詳細(xì)闡述了 CT圖像中獲得肝臟和血管的分割數(shù)據(jù)，井根據(jù)門靜脈進(jìn)行肝分段，但是該專利沒有對(duì)肝臟與門靜脈之間關(guān)系進(jìn)行研究，依靠人工交互對(duì)血管進(jìn)行分級(jí)，這ー過程需要醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)。因此，根據(jù)不同醫(yī)生的使用，肝臟的分段結(jié)果可能不相同，其準(zhǔn)確性難以保證。綜上可知，現(xiàn)有的肝臟分段的技術(shù)在實(shí)際使用上，顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改迸
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種肝臟分段的方法及系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同個(gè)體的肝臟進(jìn)行分段，為臨床手術(shù)提供良好的保障。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種肝臟分段的方法，所述方法包括如下步驟對(duì)肝臟的醫(yī)學(xué)序列圖像進(jìn)行分割，獲取所述肝臟和門靜脈血管的分割圖像；獲取所述門靜脈血管的中心線和半徑；對(duì)所述門靜脈血管的中心線上不同的肝臟段進(jìn)行不同的標(biāo)記；根據(jù)標(biāo)記后的所述門靜脈血管的中心線對(duì)所述肝臟進(jìn)行分段。根據(jù)所述的方法，所述獲取所述門靜脈血管的中心線和半徑的步驟包括 在所述門靜脈血管的分割圖像中，刪除所述門靜脈血管中所有滿足預(yù)設(shè)條件的體素，獲取所述門靜脈血管的中心線；計(jì)算所述門靜脈血管的中心線上的所有體素中到所述門靜脈血管的邊緣的最短距離，將所述最短距離設(shè)為所述門靜脈血管的半徑。根據(jù)所述的方法，所述滿足預(yù)設(shè)條件的體素包括位于所述門靜脈血管的表面，并且不是所述門靜脈血管的中心線的起點(diǎn)或者終點(diǎn)的體素；和/或被刪除后不改變所述門靜脈血管的歐拉數(shù)值的體素；和/或被刪除后不改變所述門靜脈血管的連通性的體素。根據(jù)所述的方法，所述對(duì)所述門靜脈血管的中心線上不同的肝臟段進(jìn)行不同的標(biāo)記的步驟包括將所述門靜脈血管的中心線構(gòu)建成樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；根據(jù)所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)所述門靜脈血管的中心線進(jìn)行標(biāo)記。根據(jù)所述的方法，所述將所述門靜脈血管的中心線構(gòu)建成樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的步驟包括將輸入的所述門靜脈血管的中心線的源點(diǎn)坐標(biāo)作為所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)；查找所述根節(jié)點(diǎn)在空間26鄰域的鄰節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)所述鄰節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)判斷所述根節(jié)點(diǎn)類型以及根據(jù)所述門靜脈血管的半徑設(shè)置所述根節(jié)點(diǎn)的半徑；將所述根節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)設(shè)置為所述根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)，并查找所述子節(jié)點(diǎn)的鄰域范圍內(nèi)的鄰節(jié)點(diǎn)，并將所述子節(jié)點(diǎn)的鄰域范圍內(nèi)的鄰節(jié)點(diǎn)設(shè)置為所述根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)，設(shè)置所述根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)及其子節(jié)點(diǎn)的類型以及半徑，并將所述根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)添加到所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，且依次將所述門靜脈血管的中心線上所有的節(jié)點(diǎn)添加到所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中；所述根據(jù)樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)所述門靜脈血管的中心線進(jìn)行標(biāo)記的步驟包括根據(jù)所述門靜脈血管的主分支的血供情況，從所述根節(jié)點(diǎn)開始查找所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的主分支點(diǎn)，將所述門靜脈血管分為左支和右支；依次查找所述門靜脈血管的左右分支點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)，直到查找到所有第一組分支點(diǎn)；然后再依次查找每個(gè)所述第一組分支點(diǎn)的左右子節(jié)點(diǎn)，直到查找到所有的第二組分支點(diǎn)；將每個(gè)所述第二組分支點(diǎn)的左右子節(jié)點(diǎn)分別標(biāo)記為不同的值；將每個(gè)所述左右子節(jié)點(diǎn)定義為父節(jié)點(diǎn)，每個(gè)所述左右子節(jié)點(diǎn)之后的所有孩子節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為與每個(gè)所述左右子節(jié)點(diǎn)的標(biāo)記相同的值。根據(jù)所述的方法，在設(shè)置所述子節(jié)點(diǎn)的類型的步驟中，當(dāng)所述子節(jié)點(diǎn)的空間26鄰域存在一個(gè)鄰域點(diǎn)，設(shè)置所述子節(jié)點(diǎn)的類型為葉子節(jié)點(diǎn)；當(dāng)所述子節(jié)點(diǎn)的空間26鄰域存在兩個(gè)鄰域點(diǎn)，設(shè)置所述子節(jié)點(diǎn)的類型為連接點(diǎn)；當(dāng)所述子節(jié)點(diǎn)的空間26鄰域存在三個(gè)或者以上的鄰域點(diǎn)，設(shè)置所述子節(jié)點(diǎn)的類型為分支點(diǎn)。根據(jù)所述的方法，在所述門靜脈血管的ー個(gè)分支點(diǎn)到另ー個(gè)分支點(diǎn)之間至少存在兩條路徑時(shí)，去除所述兩條路徑中較大的一條；并且在查找所述門靜脈血管的左右分支點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)時(shí)，若所述子節(jié)點(diǎn)為葉子節(jié)點(diǎn)，且所述葉子節(jié)點(diǎn)所屬的分支長(zhǎng)度小于預(yù)先設(shè)置的閾值，則所述分支不是所述門靜脈血管的分支。 根據(jù)所述的方法，所述根據(jù)標(biāo)記后的所述門靜脈血管的中心線對(duì)所述肝臟進(jìn)行分段的步驟包括將標(biāo)記后的所述門靜脈血管的中心線在所述肝臟組織上進(jìn)行投影，使所述肝臟組織上對(duì)應(yīng)的體素的灰度值與所述標(biāo)記的值相同；在所述肝臟組織上以ー個(gè)像素半徑將與所述標(biāo)記相鄰的體素的灰度值設(shè)置為與所述標(biāo)記的值相同，直到所述肝臟組織上的所有體素都獲得標(biāo)記。根據(jù)所述的方法，所述肝臟上具有相同標(biāo)記的值的區(qū)域?qū)?yīng)于所述肝臟的同一段。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另ー發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)上述任一項(xiàng)所述的方法的肝臟分段的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括分割模塊，用于對(duì)肝臟的醫(yī)學(xué)序列圖像進(jìn)行分割，獲取所述肝臟和門靜脈血管的分割圖像；獲取模塊，用于獲取所述門靜脈血管的中心線和半徑；標(biāo)記模塊，用于對(duì)所述門靜脈血管的中心線上不同的肝臟段進(jìn)行不同的標(biāo)記；分段模塊，用于根據(jù)標(biāo)記后的所述門靜脈血管的中心線對(duì)所述肝臟進(jìn)行分段。本發(fā)明通過對(duì)肝臟的醫(yī)學(xué)序列圖像進(jìn)行分割，獲取所述肝臟和門靜脈血管的分割圖像；然后獲取所述門靜脈血管的中心線和半徑；并對(duì)所述門靜脈血管的中心線上不同的肝臟段進(jìn)行不同的標(biāo)記；最后根據(jù)標(biāo)記后的所述門靜脈血管的中心線對(duì)所述肝臟進(jìn)行分段。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用上述的肝段劃分的方式符合Couinaud肝段劃分法。并且本發(fā)明充分考慮了個(gè)體肝臟的差異性，對(duì)不同肝臟的管道結(jié)構(gòu)個(gè)體都可以采用本發(fā)明提供的方法及系統(tǒng)進(jìn)行臨床手術(shù)模擬，為肝臟切除手術(shù)提供了良好的保障，利于醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)，獲得良好的手術(shù)效果。


圖I是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的肝臟分段的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的肝臟分段的方法流程圖；圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的門靜脈血管分為左支和右支上的分支點(diǎn)的查找示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)ー步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。參見圖1，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中提供了一種肝臟分段的系統(tǒng)100，所述系統(tǒng)包括分割模塊10，用于對(duì)肝臟的醫(yī)學(xué)序列圖像進(jìn)行分割，獲取所述肝臟和門靜脈血管的分割圖像；獲取模塊20，用于獲取所述門靜脈血管的中心線和半徑；
標(biāo)記模塊30，用于對(duì)所述門靜脈血管的中心線上不同的肝臟段進(jìn)行不同的標(biāo)記；分段模塊40，用于根據(jù)標(biāo)記后的所述門靜脈血管的中心線對(duì)所述肝臟進(jìn)行分段。在該實(shí)施例中，分割模塊10將采用圖像分割算法對(duì)CT掃描后的醫(yī)學(xué)序列圖像進(jìn)行分割，獲得肝臟和門靜脈血管的分割圖像。獲取模塊20根據(jù)T. C. Lee的算法(BuildingSkeleton models via 3-D medial surface/axis tninning algorithms)頭現(xiàn)三維Π浄脈血管的中心線的提取，以及獲取所述門靜脈血管的半徑。標(biāo)記模塊30對(duì)所述門靜脈血管的中心線上不同的肝臟段進(jìn)行不同的標(biāo)記，使得不同標(biāo)記的中心線對(duì)應(yīng)肝臟的不同段。最后，基于Hahn等提出的定義，根據(jù)血管分布區(qū)域的確定原則，分段模塊40根據(jù)標(biāo)記后的所述門靜脈血管的中心線對(duì)所述肝臟進(jìn)行分段。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該肝臟分段系統(tǒng)100的肝臟分段方法符合Couinaud肝段劃分法。并且它是將Couinaud肝段劃分法應(yīng)用于實(shí)踐的比較好的方法。該肝臟分段系統(tǒng)100的實(shí)現(xiàn)的肝臟分段的方法充分考慮了個(gè)體的差異性，對(duì)不同肝臟的管道結(jié)構(gòu)和分支的個(gè)體都可以采用上述方法進(jìn)行臨床手術(shù)模擬，為肝臟切除手術(shù)提供了很好的保障。參見圖2，本發(fā)明第二實(shí)施例提供的肝臟分段的方法，所述方法采用肝臟分段的系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn)，該方法的流程描述如下步驟S201中，分割模塊10對(duì)肝臟的醫(yī)學(xué)序列圖像進(jìn)行分割，獲取所述肝臟和門靜脈血管的分割圖像；步驟S202中，獲取模塊20獲取所述門靜脈血管的中心線和半徑；步驟S203中，標(biāo)記模塊30對(duì)所述門靜脈血管的中心線上不同的肝臟段進(jìn)行不同的標(biāo)記；步驟S204中，分段模塊40根據(jù)標(biāo)記后的所述門靜脈血管的中心線對(duì)所述肝臟進(jìn)行分段。該實(shí)施例采用了肝臟分段的系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn)對(duì)肝臟分段，可以針對(duì)不同的個(gè)體，應(yīng)用于臨床手術(shù)模擬，為肝臟切除手術(shù)提供了很好的保障。在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，所述步驟S202包括在所述門靜脈血管的分割圖像中，刪除所述門靜脈血管中所有滿足預(yù)設(shè)條件的體素，獲取所述門靜脈血管的中心線；計(jì)算所述門靜脈血管的中心線上的所有體素中到所述門靜脈血管的邊緣的最短距離，將所述最短距離設(shè)為所述門靜脈血管的半徑。具體的，所述滿足預(yù)設(shè)條件的體素包括位于所述門靜脈血管的表面，并且不是所述門靜脈血管的中心線的起點(diǎn)或者終點(diǎn)的體素；和/或被刪除后不改變所述門靜脈血管的歐拉數(shù)值的體素；和/或被刪除后不改變所述門靜脈血管的連通性的體素。即在所述門靜脈血管的分割圖像中，對(duì)于所述門靜脈血管上的任意ー個(gè)體素，如果滿足下列條件中的任意一條，則將該體素從血管中刪除。I、如果該體素位于血管表面，并且該體素不是中心線的起點(diǎn)或終點(diǎn)。2、為了確保刪除體素后不會(huì)產(chǎn)生空洞，刪除體素后不改變血管的歐拉數(shù)。3、刪除體素后不改變血管的連通性。
獲取模塊20需要對(duì)于門靜脈血管的體素重復(fù)檢查，直到找不到滿足條件的體素為止。以及對(duì)于中心線上的每ー個(gè)體素，計(jì)算該體素到血管邊緣的最短距離，該最短距離即為血管的半徑。在本發(fā)明的第四實(shí)施例中，所述步驟S203包括將所述門靜脈血管的中心線構(gòu)建成樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；根據(jù)所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)所述門靜脈血管的中心線進(jìn)行標(biāo)記。在該實(shí)施例中，為了可以根據(jù)門靜脈血管中心線對(duì)所述肝臟進(jìn)行劃分，需要對(duì)門靜脈中心線不同肝段的分支進(jìn)行不同的標(biāo)記，使得不同標(biāo)記的中心線對(duì)應(yīng)肝臟的不同段。為了對(duì)門靜脈血管的中心線進(jìn)行標(biāo)記，首先需將中心線構(gòu)建成樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以獲得門靜脈血管的分支情況和走行信息。然后再根據(jù)所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)所述門靜脈血管的中心線進(jìn)行標(biāo)記。優(yōu)選的，所述標(biāo)記模塊30將所述門靜脈血管的中心線構(gòu)建成樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的步驟包括將輸入的所述門靜脈血管的中心線的源點(diǎn)坐標(biāo)作為所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)；查找所述根節(jié)點(diǎn)在空間26鄰域的鄰節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)所述鄰節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)判斷所述根節(jié)點(diǎn)類型以及根據(jù)所述門靜脈血管的半徑設(shè)置所述根據(jù)節(jié)點(diǎn)的半徑；將所述根節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)設(shè)置為所述根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)，并查找所述子節(jié)點(diǎn)的鄰域范圍內(nèi)的鄰節(jié)點(diǎn)，并將所述子節(jié)點(diǎn)的鄰域范圍內(nèi)的鄰節(jié)點(diǎn)設(shè)置為所述根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)，設(shè)置所述根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)及其子節(jié)點(diǎn)的類型以及半徑，并將所述根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)添加到所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，且依次將所述門靜脈血管的中心線上所有的節(jié)點(diǎn)添加到所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中；在設(shè)置所述子節(jié)點(diǎn)的類型吋，當(dāng)所述子節(jié)點(diǎn)的空間26鄰域存在一個(gè)鄰域點(diǎn)，設(shè)置所述子節(jié)點(diǎn)的類型為葉子節(jié)點(diǎn)；當(dāng)所述子節(jié)點(diǎn)的空間26鄰域存在兩個(gè)鄰域點(diǎn)，設(shè)置所述子節(jié)點(diǎn)的類型為連接點(diǎn)；當(dāng)所述子節(jié)點(diǎn)的空間26鄰域存在三個(gè)或者以上的鄰域點(diǎn)，設(shè)置所述子節(jié)點(diǎn)的類型為分支點(diǎn)。所述標(biāo)記模塊30根據(jù)所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)所述門靜脈血管的中心線進(jìn)行標(biāo)記的步驟包括根據(jù)所述門靜脈血管的主分支的血供情況，從所述根節(jié)點(diǎn)開始查找所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的主分支點(diǎn)，將所述門靜脈血管分為左支和右支；依次查找所述門靜脈血管的左右分支點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)，直到查找到所有第一組分支點(diǎn)；然后再依次查找每個(gè)所述第一組分支點(diǎn)的左右子節(jié)點(diǎn)，直到查找到所有的第二組分支點(diǎn)；將每個(gè)所述第二組分支點(diǎn)的左右子節(jié)點(diǎn)分別標(biāo)記為不同的值；將每個(gè)所述左右子節(jié)點(diǎn)定義為父節(jié)點(diǎn)，每個(gè)所述左右子節(jié)點(diǎn)之后的所有孩子節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為與每個(gè)所述左右子節(jié)點(diǎn)的標(biāo)記相同的值。其中，在所述門靜脈血管的ー個(gè)分支點(diǎn)到另ー個(gè)分支點(diǎn)之間至少存在兩條路徑時(shí)去除所述兩條路徑中較大的一條。并且在查找所述門靜脈血管的左右分支點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)時(shí)，若所述子節(jié)點(diǎn)為葉子節(jié)點(diǎn)，且所述葉子節(jié)點(diǎn)所屬的分支長(zhǎng)度小于預(yù)先設(shè)置的閾值，則所述分支不是所述門靜脈血管的分支。 為了反映門靜脈血管的分支情況，需要將門靜脈血管的中心線轉(zhuǎn)化為樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。門靜脈血管的中心線上的每個(gè)體素作為樹中的ー個(gè)節(jié)點(diǎn)，并定義每個(gè)節(jié)點(diǎn)的父子關(guān)系、半徑以及節(jié)點(diǎn)的類型。優(yōu)選的，如果ー個(gè)點(diǎn)的空間26鄰域存在一個(gè)鄰域點(diǎn)，定義為葉子節(jié)點(diǎn)；如果空間26鄰域存在兩個(gè)鄰域點(diǎn)，定義為連接點(diǎn)；如果空間26鄰域存在三個(gè)或者以上的鄰域點(diǎn)，定義為分支點(diǎn)。其中，節(jié)點(diǎn)類型和節(jié)點(diǎn)半徑是對(duì)中心線標(biāo)記的重要參數(shù)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，由于圖像質(zhì)量和分割方法等原因，門靜脈血管的中心線提取的結(jié)果中可能存在環(huán)狀結(jié)構(gòu)和偽分支點(diǎn)。因此在構(gòu)建門靜脈血管樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的過程中，必須去除血管中心線中存在的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和偽分支點(diǎn)。具體的，如果某個(gè)分支點(diǎn)到另ー個(gè)分支點(diǎn)之間至少存在兩條路徑，則說明門靜脈血管的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中存在環(huán)狀結(jié)構(gòu)。可以采用去除環(huán)狀結(jié)構(gòu)的兩條路徑中較大的一條實(shí)現(xiàn)消除環(huán)狀結(jié)構(gòu)。而如果葉子節(jié)點(diǎn)所屬的分支長(zhǎng)度小于預(yù)先設(shè)置的閾值，例如該閾值為10 ;則認(rèn)為是門靜脈血管壁的突起部分，而不是一條門靜脈血管分支。門靜脈血管的中心線的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立之后，則可以對(duì)中心線進(jìn)行標(biāo)記，使得門靜脈中心線不同肝段的分支進(jìn)行不同的標(biāo)記。具體的門靜脈血管中心線的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和標(biāo)記過程如下第一步驟，根據(jù)輸入的門靜脈血管中心線的源點(diǎn)坐標(biāo)，作為樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)。尋找根節(jié)點(diǎn)在空間26鄰域的鄰節(jié)點(diǎn)，根據(jù)鄰節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)判斷根節(jié)點(diǎn)類型，并將根節(jié)點(diǎn)在空間26鄰域的鄰節(jié)點(diǎn)設(shè)置為根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)，井根據(jù)所述門靜脈血管的半徑設(shè)置根節(jié)點(diǎn)的半徑。第二步驟，尋找所述根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)的鄰域范圍內(nèi)的鄰節(jié)點(diǎn)，并設(shè)置子節(jié)點(diǎn)的類型和半徑值；并將所述根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)的鄰域范圍內(nèi)的鄰節(jié)點(diǎn)設(shè)為所述根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)，并將所述根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)添加到所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。第三步驟，重復(fù)第二步驟，直到所有子節(jié)點(diǎn)都添加到樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。門靜脈血管的中心線的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)建完成。第四步驟，在所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，從根節(jié)點(diǎn)開始搜索，尋找主分支點(diǎn)，將門靜脈血管的分為左支和右支。根據(jù)門靜脈血管主分支的血供情況判斷是否屬于主分支。第五步驟，對(duì)門靜脈血管的左右分支點(diǎn)的左右子節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行捜索，并尋找下一主分支點(diǎn)，以及繼續(xù)尋找下一個(gè)主分支點(diǎn)。參見圖3，具體的點(diǎn)I表示從門靜脈血管的根節(jié)點(diǎn)開始查找的第一個(gè)分支點(diǎn)；然后，依次查找第一分支點(diǎn)的左右子節(jié)點(diǎn)，直到找到第一組分支點(diǎn)(2，3);并分別對(duì)第一組分支點(diǎn)的左右子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行查找，分別找到第一組分支點(diǎn)的左右子節(jié)點(diǎn)的第二組分支點(diǎn)(4，5，6，7)。圖中3中的圓點(diǎn)表示分支點(diǎn)。第六步驟，分別對(duì)第五步驟中第二組分支點(diǎn)的每個(gè)左右子節(jié)點(diǎn)標(biāo)記成不同的值，并以該子節(jié)點(diǎn)為父節(jié)點(diǎn)，對(duì)該子節(jié)點(diǎn)之后的所有孩子節(jié)點(diǎn)都標(biāo)記成相同的值。在第五步驟中所有的分支點(diǎn)都標(biāo)記完成后，則完成門靜脈血管的中心線的標(biāo)記。在本發(fā)明的第五實(shí)施例中，所述步驟S204包括將標(biāo)記后的所述門靜脈血管的中心線在所述肝臟組織上進(jìn)行投影，使所述肝臟組織上對(duì)應(yīng)的體素的灰度值與所述標(biāo)記的值相同；在所述肝臟組織上以ー個(gè)像素半徑將與所述標(biāo)記相鄰的體素的灰度值設(shè)置為與所述標(biāo)記的值相同，直到所述肝臟組織上的所有體素都獲得標(biāo)記。所述肝臟上具有相同標(biāo)記的值的區(qū)域?qū)?yīng)于所述肝臟的同一段。 在該實(shí)施例中，血管分布區(qū)域的確定原則是基于Hahn等提出的一定義假設(shè)肝組織的某一點(diǎn)與某一血管分支最近，則認(rèn)為該點(diǎn)屬于血管分支的分布區(qū)域。根據(jù)該方法，將肝組織所有的點(diǎn)按距離最近的原則劃分到相應(yīng)的血管分支中。肝段劃分在計(jì)算機(jī)上是ー個(gè)體素分類的過程，使肝臟的任一體素都有一個(gè)段值，可以采用最近鄰逼近算法來實(shí)現(xiàn)。具體實(shí)現(xiàn)方式包括首選，對(duì)標(biāo)記的中心線在肝臟組織上投影，使得肝臟上的對(duì)應(yīng)體素的灰度值與標(biāo)記值相同。其次，以ー個(gè)像素半徑，將與標(biāo)記值相鄰的體素的灰度值設(shè)置為與標(biāo)記值相同。最后，重復(fù)執(zhí)行上ー步驟，直到肝臟組織上的所有體素都獲得標(biāo)記。相同標(biāo)記值的區(qū)域?qū)?yīng)肝臟中的一段，這樣則獲得到肝分段的結(jié)果。本發(fā)明的上述多個(gè)實(shí)施例提供的自動(dòng)的肝臟分段方法及系統(tǒng)可應(yīng)用于手術(shù)規(guī)劃，體外模擬手木，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。針對(duì)Couinaud肝段劃分法僅適用于標(biāo)準(zhǔn)的肝模型，沒有考慮個(gè)體差異，不適合臨床應(yīng)用的缺陷，本發(fā)明提供了一種實(shí)用的肝臟分段的方法及系統(tǒng)，該方法結(jié)合Couinaud肝段劃分法的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也充分考慮患者之間的個(gè)體差異，對(duì)不同的患者都可以得到滿意的肝段劃分結(jié)果。綜上所述，本發(fā)明通過對(duì)肝臟的醫(yī)學(xué)序列圖像進(jìn)行分割，獲取所述肝臟和門靜脈血管的分割圖像；然后獲取所述門靜脈血管的中心線和半徑；并對(duì)所述門靜脈血管的中心線上不同的肝臟段進(jìn)行不同的標(biāo)記；最后根據(jù)標(biāo)記后的所述門靜脈血管的中心線對(duì)所述肝臟進(jìn)行分段。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用上述的肝段劃分的方式符合Couinaud肝段劃分法。并且本發(fā)明充分考慮了個(gè)體肝臟的差異性，對(duì)不同管道結(jié)構(gòu)和分支的個(gè)體都可以采用本發(fā)明提供的方法及系統(tǒng)進(jìn)行臨床手術(shù)模擬，為肝臟切除手術(shù)提供了良好的保障，利于醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種肝臟分段的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 對(duì)肝臟的醫(yī)學(xué)序列圖像進(jìn)行分割，獲取所述肝臟和門靜脈血管的分割圖像； 獲取所述門靜脈血管的中心線和半徑； 對(duì)所述門靜脈血管的中心線上不同的肝臟段進(jìn)行不同的標(biāo)記； 根據(jù)標(biāo)記后的所述門靜脈血管的中心線對(duì)所述肝臟進(jìn)行分段。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述獲取所述門靜脈血管的中心線和半徑的步驟包括 在所述門靜脈血管的分割圖像中，刪除所述門靜脈血管中所有滿足預(yù)設(shè)條件的體素，獲取所述門靜脈血管的中心線； 計(jì)算所述門靜脈血管的中心線上的所有體素中到所述門靜脈血管的邊緣的最短距離，將所述最短距離設(shè)為所述門靜脈血管的半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述滿足預(yù)設(shè)條件的體素包括位于所述門靜脈血管的表面，并且不是所述門靜脈血管的中心線的起點(diǎn)或者終點(diǎn)的體素；和/或 被刪除后不改變所述門靜脈血管的歐拉數(shù)值的體素；和/或 被刪除后不改變所述門靜脈血管的連通性的體素。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述門靜脈血管的中心線上不同的肝臟段進(jìn)行不同的標(biāo)記的步驟包括 將所述門靜脈血管的中心線構(gòu)建成樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； 根據(jù)所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)所述門靜脈血管的中心線進(jìn)行標(biāo)記。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述將所述門靜脈血管的中心線構(gòu)建成樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的步驟包括 將輸入的所述門靜脈血管的中心線的源點(diǎn)坐標(biāo)作為所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)；查找所述根節(jié)點(diǎn)在空間26鄰域的鄰節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)所述鄰節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)判斷所述根節(jié)點(diǎn)類型以及根據(jù)所述門靜脈血管的半徑設(shè)置所述根節(jié)點(diǎn)的半徑； 將所述根節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)設(shè)置為所述根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)，并查找所述子節(jié)點(diǎn)的鄰域范圍內(nèi)的鄰節(jié)點(diǎn)，并將所述子節(jié)點(diǎn)的鄰域范圍內(nèi)的鄰節(jié)點(diǎn)設(shè)置為所述根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)，設(shè)置所述根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)的類型以及半徑，并將所述根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)添加到所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，且依次將所述門靜脈血管的中心線上所有的節(jié)點(diǎn)添加到所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中； 所述根據(jù)樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)所述門靜脈血管的中心線進(jìn)行標(biāo)記的步驟包括 根據(jù)所述門靜脈血管的主分支的血供情況，從所述根節(jié)點(diǎn)開始查找所述樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的主分支點(diǎn)，將所述門靜脈血管分為左支和右支； 依次查找所述門靜脈血管的左右分支點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)，直到查找到所有第一組分支點(diǎn)；然后再依次查找每個(gè)所述第一組分支點(diǎn)的左右子節(jié)點(diǎn)，直到查找到所有的第二組分支點(diǎn)； 將每個(gè)所述第二組分支點(diǎn)的左右子節(jié)點(diǎn)分別標(biāo)記為不同的值； 將每個(gè)所述左右子節(jié)點(diǎn)定義為父節(jié)點(diǎn)，每個(gè)所述左右子節(jié)點(diǎn)之后的所有孩子節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為與每個(gè)所述左右子節(jié)點(diǎn)的標(biāo)記相同的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在設(shè)置所述子節(jié)點(diǎn)類型的步驟中，當(dāng)所述子節(jié)點(diǎn)的空間26鄰域存在一個(gè)鄰域點(diǎn)，設(shè)置所述子節(jié)點(diǎn)的類型為葉子節(jié)點(diǎn)；當(dāng)所述子節(jié)點(diǎn)的空間26鄰域存在兩個(gè)鄰域點(diǎn)，設(shè)置所述子節(jié)點(diǎn)的類型為連接點(diǎn)；當(dāng)所述子節(jié)點(diǎn)的空間26鄰域存在三個(gè)或者以上的鄰域點(diǎn)，設(shè)置所述子節(jié)點(diǎn)的類型為分支點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述門靜脈血管的ー個(gè)分支點(diǎn)到另ー個(gè)分支點(diǎn)之間至少存在兩條路徑時(shí)，去除所述兩條路徑中較大的一條； 并且在查找所述門靜脈血管的左右分支點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)時(shí)，若所述子節(jié)點(diǎn)為葉子節(jié)點(diǎn)，并且所述葉子節(jié)點(diǎn)所屬的分支長(zhǎng)度小于預(yù)先設(shè)置的閾值，則所述分支不是所述門靜脈血管的分支。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)標(biāo)記后的所述門靜脈血管的中心線對(duì)所述肝臟進(jìn)行分段的步驟包括 將標(biāo)記后的所述門靜脈血管的中心線在所述肝臟組織上進(jìn)行投影，使所述肝臟組織上對(duì)應(yīng)的體素的灰度值與所述標(biāo)記的值相同； 在所述肝臟組織上以ー個(gè)像素半徑將與所述標(biāo)記相鄰的體素的灰度值設(shè)置為與所述標(biāo)記的值相同，直到所述肝臟組織上的所有體素都獲得標(biāo)記。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述肝臟上具有相同標(biāo)記的值的區(qū)域?qū)?yīng)于所述肝臟的同一段。
10.ー種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求I 9任一項(xiàng)所述的方法的肝臟分段的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 分割模塊，用于對(duì)肝臟的醫(yī)學(xué)序列圖像進(jìn)行分割，獲取所述肝臟和門靜脈血管的分割圖像； 獲取模塊，用于獲取所述門靜脈血管的中心線和半徑； 標(biāo)記模塊，用于對(duì)所述門靜脈血管的中心線上不同的肝臟段進(jìn)行不同的標(biāo)記； 分段模塊，用于根據(jù)標(biāo)記后的所述門靜脈血管的中心線對(duì)所述肝臟進(jìn)行分段。
全文摘要
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域，提供了一種肝臟分段的方法及其系統(tǒng)，所述方法包括如下步驟對(duì)肝臟的醫(yī)學(xué)序列圖像進(jìn)行分割，獲取所述肝臟和門靜脈血管的分割圖像；獲取所述門靜脈血管的中心線和半徑；對(duì)所述門靜脈血管的中心線上不同的肝臟段進(jìn)行不同的標(biāo)記；根據(jù)標(biāo)記后的所述門靜脈血管的中心線對(duì)所述肝臟進(jìn)行分段。借此，本發(fā)明提供了個(gè)體化肝臟分段的方法及系統(tǒng)，為臨床手術(shù)提供良好的保障。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102693540SQ201210124080
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者葉建平, 張吉帥, 楊光, 郭李云 申請(qǐng)人:深圳市旭東數(shù)字醫(yī)學(xué)影像技術(shù)有限公司