一種肝臟分段的方法
【專利摘要】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：首先，對獲取到的醫(yī)學(xué)人體核磁共振序列圖像進(jìn)行分割，將肝臟部分及肝臟內(nèi)部的肝靜脈、門靜脈和肝動脈分割提取出來；再根據(jù)分割的肝靜脈、門靜脈和肝動脈提取各血管樹的分支點(diǎn)；根據(jù)各血管樹的分支點(diǎn)解析出血管各主要分支；對肝靜脈、門靜脈和肝動脈各主要分支進(jìn)行標(biāo)記，根據(jù)血管樹各主要分支在肝臟體數(shù)據(jù)中所占的空間比例對肝臟進(jìn)行分段。本發(fā)明提供了一個(gè)肝臟分段的方法及系統(tǒng)，為臨床手術(shù)或醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)直觀的參考和保障。
【專利說明】一種肝臟分段的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種肝臟分段的方法及其系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]肝臟是人體內(nèi)重要的新陳代謝器官，同時(shí)也是人體內(nèi)最大的實(shí)質(zhì)性臟器，肝臟有去氧化，存儲肝糖，合成分泌性蛋白，分泌和排泄膽汁等功能。對來自體內(nèi)和體外的各種藥物、毒素及代謝產(chǎn)物等非營養(yǎng)物質(zhì)，肝臟通過新陳代謝將它們分解并且排出體外，所以，肝臟有重要的“解毒功能”，一旦肝臟出現(xiàn)問題，人體新陳代謝系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)都會出現(xiàn)異常。肝臟也是人體內(nèi)少數(shù)幾個(gè)能夠組織再生和恢復(fù)的器官。
[0003]但是肝臟內(nèi)部的供血系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，同時(shí)有多套不同的血管系統(tǒng)對肝臟進(jìn)行供血，肝臟切除手術(shù)在過去很長時(shí)間都始終面臨著手術(shù)創(chuàng)面止血，血管縫合，術(shù)后膽汁漏出及剩余肝臟壞死等方面的難題。
[0004]隨著計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)處理與成像在醫(yī)學(xué)診斷中有了很廣泛的應(yīng)用。通過計(jì)算機(jī)，能夠分割出肝臟內(nèi)部的血管結(jié)構(gòu)，通過計(jì)算血管結(jié)構(gòu)的走向和分支區(qū)域準(zhǔn)確地計(jì)算出各血管分支所供給的肝段，從而實(shí)現(xiàn)肝臟的半自動或全自動分段，并且能夠?qū)⒏闻K各分段與血管結(jié)構(gòu)、腫瘤等的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維顯示。因此，對肝臟實(shí)現(xiàn)自動化分割，確定腫瘤所屬肝段及血管間關(guān)系，提出手術(shù)方案，開展其他的診斷或手術(shù)操作也有非常重要的意義。但目前對于肝臟分段具有明顯缺陷，或者是通過人手工進(jìn)行肝臟分段，這種方法不但復(fù)雜，而且完全基于分割操作人的經(jīng)驗(yàn)，所以不同的人對同一個(gè)肝臟的分段可能產(chǎn)生不同的差異；或者通過計(jì)算機(jī)自動、半自動分段，但是由于肝臟內(nèi)部的復(fù)雜性，自動或半自動分段往往只能生硬地使用平面進(jìn)行分割，不能做到根據(jù)肝臟內(nèi)部血管走向進(jìn)行曲面分割。
[0005]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，所以有必要加以改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種肝臟分段的方法及系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對不同個(gè)體的肝臟進(jìn)行分段，為臨床手術(shù)或醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)直觀的參考和保障。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述肝臟分段方法的肝臟分段系統(tǒng)。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
一種肝臟分段的方法，所述方法包括如下步驟:
S1:對醫(yī)學(xué)人體核磁共振序列圖像進(jìn)行分割，獲取所述肝臟和門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的分割圖像；
52:對所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管獲取血管樹的分支點(diǎn)；
53:對所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管獲取其主要分支并進(jìn)行標(biāo)記；
S4:根據(jù)標(biāo)記后的所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管主要分支對體素化肝臟進(jìn)行分段。
[0009]優(yōu)選地，所述獲取所門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的分支點(diǎn)的步驟包括: 在所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的分割圖像中，提取血管表面，獲取與血管表面滿足預(yù)設(shè)值的單位球球心作為分支點(diǎn)。
[0010]優(yōu)選地，所述血管表面滿足預(yù)設(shè)值的單位球的球心包括:
位于血管表面內(nèi)部并且為單位球球心的空間點(diǎn)；
表面與兩個(gè)及兩個(gè)以上血管分支表面相加但不相切的單位球球心。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述單位球包括:
從血管樹根部開始，表面與血管表面相切的球體；
球心處于血管內(nèi)部空間的球體。
[0012]優(yōu)選地，所述將所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管主要分支進(jìn)行標(biāo)記的步驟包括:
根據(jù)所述的血管分支點(diǎn)，從血管主干根部出發(fā)對根部上的每個(gè)分支點(diǎn)獲取其以下分支及分支點(diǎn)；
分別連接主干分支點(diǎn)以下的全部分支點(diǎn)即所述的門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管主要分支。
[0013]優(yōu)選地，所述的門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管主要分支建成的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)步驟包括:
將輸入的所述的門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主干上的分支點(diǎn)分別作為多叉樹根節(jié)點(diǎn)；
查找所述根節(jié)點(diǎn)以下的下一層分支點(diǎn)，將下一層分支點(diǎn)作為下一分支點(diǎn)；
查找上一層分支點(diǎn)與下一層分支點(diǎn)之間，所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的枝干點(diǎn)，將其全部作為中間節(jié)點(diǎn)；
通過分支多層掃描解析出的多叉樹即為所述構(gòu)建的門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支。
[0014]優(yōu)選地，獲取體素化肝臟的方法為:
對醫(yī)學(xué)人體核磁共振序列圖像選取肝臟部位進(jìn)行分割，并獲取肝臟部位二值分割圖像，去除無關(guān)雜點(diǎn)。
[0015]優(yōu)選地，根據(jù)所述標(biāo)記后的所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支對所述體素化肝臟進(jìn)行分段的步驟包括:
將標(biāo)記后的所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支根據(jù)分支及其中間點(diǎn)的個(gè)數(shù)計(jì)算權(quán)重；
將所述的述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支根據(jù)不同權(quán)重，分別計(jì)算所影響的空間范圍；
根據(jù)所述的門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支影響空間范圍，通過掩模對肝臟進(jìn)行分段。
[0016]優(yōu)選地，根據(jù)所述的空間權(quán)重相似的血管主要分支掩摸的部分視作肝臟的一段。
[0017]一種上述肝臟分段方法的肝臟分段的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
分割模塊，用于對醫(yī)學(xué)人體核磁共振序列圖像進(jìn)行分割，獲取所述肝臟和門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管圖像；
獲取模塊，用于獲取所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的分支點(diǎn)和多叉樹；權(quán)重計(jì)算模塊，用于對所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管分支點(diǎn)多叉樹的空間權(quán)重計(jì)算；
分段模塊，用于根據(jù)計(jì)算后的所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支點(diǎn)多叉樹空間權(quán)重對所述肝臟進(jìn)行分段。
[0018]本發(fā)明通過對肝臟的醫(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、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支點(diǎn)；并計(jì)算所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支空間權(quán)重；最后根據(jù)所述的述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支空間權(quán)重對所述肝臟進(jìn)行分段。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用上述的肝段劃分的能夠很好地根據(jù)肝臟內(nèi)部復(fù)雜血管的分布分段。并且本發(fā)明充分考慮了個(gè)體肝臟的差異性，對不同肝臟的管道結(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。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。該實(shí)施例僅是對本發(fā)明的典型描述，但本發(fā)明不限于此。下述實(shí)施例中所用的試驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0020]實(shí)施例1
一種肝臟分段的方法，所述方法包括如下步驟:
S1:對醫(yī)學(xué)人體核磁共振序列圖像進(jìn)行分割，獲取所述肝臟和門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的分割圖像；
52:對所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管獲取血管樹的分支點(diǎn)；
53:對所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管獲取其主要分支并進(jìn)行標(biāo)記；
S4:根據(jù)標(biāo)記后的所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管主要分支對體素化肝臟進(jìn)行分段。
[0021]在本實(shí)施例中，所述獲取所門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的分支點(diǎn)的步驟包括:
在所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的分割圖像中，提取血管表面，獲取與血管表面滿足預(yù)設(shè)值的單位球球心作為分支點(diǎn)。
[0022]在本實(shí)施例中，所述血管表面滿足預(yù)設(shè)值的單位球的球心包括:
位于血管表面內(nèi)部并且為單位球球心的空間點(diǎn)；
表面與兩個(gè)及兩個(gè)以上血管分支表面相加但不相切的單位球球心。
[0023]在本實(shí)施例中，所述單位球包括:
從血管樹根部開始，表面與血管表面相切的球體；
球心處于血管內(nèi)部空間的球體。
[0024]在本實(shí)施例中，所述將所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管主要分支進(jìn)行標(biāo)記的步驟包括:
根據(jù)所述的血管分支點(diǎn)，從血管主干根部出發(fā)對根部上的每個(gè)分支點(diǎn)獲取其以下分支及分支點(diǎn)； 分別連接主干分支點(diǎn)以下的全部分支點(diǎn)即所述的門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管主要分支。
[0025]在本實(shí)施例中，所述的門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管主要分支建成的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)步驟包括:
將輸入的所述的門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主干上的分支點(diǎn)分別作為多叉樹根節(jié)點(diǎn)；
查找所述根節(jié)點(diǎn)以下的下一層分支點(diǎn)，將下一層分支點(diǎn)作為下一分支點(diǎn)；
查找上一層分支點(diǎn)與下一層分支點(diǎn)之間，所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的枝干點(diǎn)，將其全部作為中間節(jié)點(diǎn)；
通過分支多層掃描解析出的多叉樹即為所述構(gòu)建的門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支。
[0026]在本實(shí)施例中，獲取體素化肝臟的方法為:
對醫(yī)學(xué)人體核磁共振序列圖像選取肝臟部位進(jìn)行分割，并獲取肝臟部位二值分割圖像，去除無關(guān)雜點(diǎn)。
[0027]在本實(shí)施例中，根據(jù)所述標(biāo)記后的所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支對所述體素化肝臟進(jìn)行分段的步驟包括:
將標(biāo)記后的所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支根據(jù)分支及其中間點(diǎn)的個(gè)數(shù)計(jì)算權(quán)重；
將所述的述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支根據(jù)不同權(quán)重，分別計(jì)算所影響的空間范圍；
根據(jù)所述的門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支影響空間范圍，通過掩模對肝臟進(jìn)行分段。
[0028]在本實(shí)施例中，根據(jù)所述的空間權(quán)重相似的血管主要分支掩摸的部分視作肝臟的一段。
[0029]本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種肝臟分段的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
分割模塊:用于對醫(yī)學(xué)人體核磁共振序列圖像進(jìn)行分割，獲取所述肝臟和門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管圖像；
獲取模塊:用于獲取所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的分支點(diǎn)和多叉樹；權(quán)重計(jì)算模塊:用于對所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管分支點(diǎn)多叉樹的空間權(quán)重計(jì)算；
分段模塊:用于根據(jù)計(jì)算后的所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支點(diǎn)多叉樹空間權(quán)重對所述肝臟進(jìn)行分段。
[0030]在該實(shí)施例中，分割模塊將采用的圖像分割算法對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、肝靜脈血管、肝動脈血管的分割圖像。獲取模塊根據(jù)單位球方法獲取所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的分支點(diǎn)和多叉樹；權(quán)重計(jì)算模塊對所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管分支點(diǎn)多叉樹的空間權(quán)重計(jì)算；最后，分段模塊據(jù)計(jì)算后的所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支點(diǎn)多叉樹空間權(quán)重對所述肝臟進(jìn)行分段。
[0031]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。
【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: S1:對醫(yī)學(xué)人體核磁共振序列圖像進(jìn)行分割，獲取所述肝臟和門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的分割圖像； 52:對所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管獲取血管樹的分支點(diǎn)； 53:對所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管獲取其主要分支并進(jìn)行標(biāo)記； S4:根據(jù)標(biāo)記后的所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管主要分支對體素化肝臟進(jìn)行分段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述肝臟分段的方法，其特征在于，所述獲取所門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的分支點(diǎn)的步驟包括: 在所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的分割圖像中，提取血管表面，獲取與血管表面滿足預(yù)設(shè)值的單位球球心作為分支點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述肝臟分段的方法，其特征在于，所述血管表面滿足預(yù)設(shè)值的單位球的球心包括: 位于血管表面內(nèi)部并且為單位球球心的空間點(diǎn)； 表面與兩個(gè)及兩個(gè)以上血管分支表面相加但不相切的單位球球心。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述肝臟分段的方法，其特征在于，所述單位球包括: 從血管樹根部開始，表面與血管表面相切的球體； 球心處于血管內(nèi)部空間的球體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述肝臟分段的方法，其特征在于，所述將所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管主要分支進(jìn)行標(biāo)記的步驟包括: 根據(jù)所述的血管分支點(diǎn)，從血管主干根部出發(fā)對根部上的每個(gè)分支點(diǎn)獲取其以下分支及分支點(diǎn)； 分別連接主干分支點(diǎn)以下的全部分支點(diǎn)即所述的門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管主要分支。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述肝臟分段的方法，其特征在于，所述的門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管主要分支建成的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)步驟包括: 將輸入的所述的門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主干上的分支點(diǎn)分別作為多叉樹根節(jié)點(diǎn)； 查找所述根節(jié)點(diǎn)以下的下一層分支點(diǎn)，將下一層分支點(diǎn)作為下一分支點(diǎn)； 查找上一層分支點(diǎn)與下一層分支點(diǎn)之間，所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的枝干點(diǎn)，將其全部作為中間節(jié)點(diǎn)； 通過分支多層掃描解析出的多叉樹即為所述構(gòu)建的門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述肝臟分段的方法，其特征在于，獲取體素化肝臟的方法為: 對醫(yī)學(xué)人體核磁共振序列圖像選取肝臟部位進(jìn)行分割，并獲取肝臟部位二值分割圖像，去除無關(guān)雜點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述肝臟分段的方法，其特征在于，根據(jù)所述標(biāo)記后的所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支對所述體素化肝臟進(jìn)行分段的步驟包括: 將標(biāo)記后的所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支根據(jù)分支及其中間點(diǎn)的個(gè)數(shù)計(jì)算權(quán)重； 將所述的述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支根據(jù)不同權(quán)重，分別計(jì)算所影響的空間范圍； 根據(jù)所述的門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支影響空間范圍，通過掩模對肝臟進(jìn)行分段。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述肝臟分段的方法，其特征在于，所述的空間權(quán)重相似的血管主要分支掩摸的部分視作肝臟的一段。
10.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1?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，用于對醫(yī)學(xué)人體核磁共振序列圖像進(jìn)行分割，獲取所述肝臟和門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管圖像； 獲取模塊，用于獲取所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的分支點(diǎn)和多叉樹；權(quán)重計(jì)算模塊，用于對所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管分支點(diǎn)多叉樹的空間權(quán)重計(jì)算； 分段模塊，用于根據(jù)計(jì)算后的所述門靜脈血管、肝靜脈血管、肝動脈血管的主要分支點(diǎn)多叉樹空間權(quán)重對所述肝臟進(jìn)行分段。
【文檔編號】G06T7/00GK104463860SQ201410711061
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】馮炳和 申請人:馮炳和