一種醫(yī)學圖像處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種醫(yī)學圖像處理方法，包括：提供三維醫(yī)學圖像，所述三維醫(yī)學圖像包括若干段的分段；獲取所述三維醫(yī)學圖像對應的二維投影圖像；在所述二維投影圖像上，對各分段進行排序，獲取所述三維醫(yī)學圖像的分段中心線。通過在所述二維投影圖像上對各分段進行排序，進而獲取三維空間的分段中心線，避免因忽略分段的生理結(jié)構(gòu)而導致中心連接線出錯。
【專利說明】一種醫(yī)學圖像處理方法

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學信息處理領域，尤其涉及一種醫(yī)學圖像處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002]腸癌是腸內(nèi)生長的癌細胞。腸癌是由生長于腸內(nèi)壁細小的息肉所形成。這些息肉起初是無害的，但數(shù)年后，有部份的息肉產(chǎn)生病變，形成癌細胞，最后變成癌癥。一般腸癌的檢查，需要通過內(nèi)窺鏡來進行診斷。但是，內(nèi)窺鏡對人的身體有侵入性，給病人造成很大的痛苦。隨著CT應用的普及，醫(yī)生通過虛擬腸內(nèi)窺鏡對病人進行診斷。這種診斷快速、清潔，而且不會給病人造成身體的痛苦。
[0003]首先，醫(yī)生通過CT掃描病人腹部獲得原始的體數(shù)據(jù)。然后通過基于灰度閾值分割得到分段信息，見圖1所示為大腸的結(jié)構(gòu)示意圖。其中箭頭所指的方向是人體生理上從肛門到分段末端，即盲腸分段的方向。如果把大腸比喻成管道，那么內(nèi)窺鏡便是在管道中瀏覽的攝像機。
[0004]經(jīng)過分割及中心線提取后，腸子的中心線可以作為攝像機的瀏覽路線。從圖1中可以看出，因為閾值分割提取，大腸斷裂成幾個部分。這主要是由于CT掃描前，醫(yī)生對病人前期檢查處理不當，例如肛門充氣不足或者腸內(nèi)消化物，導致大腸某些部位折疊。造成分割后出現(xiàn)了大量獨立分段的直腸數(shù)據(jù)。
[0005]目前，為了使攝像機的瀏覽路線不間斷，需要對分段的中心線進行連接。連接所述分段中心線的方法主要分成兩大類。第一類是采用手動方法連接的方式，也是目前多數(shù)工作站仍然保留的交互方式，即通過用戶指定分段的起點和終點來進行連接。這個方法靈活度較高，但是給醫(yī)生增加了額外的工作量。另一類方法是采用自動方法進行連接，如圖2所示為分段及中心線結(jié)構(gòu)示意圖。通過自動或手動設定第一段分段的起點后，通過中心線提取算法，得到第一段的中心線終點A。接著，以此中心線終點A為球心，以R為半徑的球形區(qū)域進行搜索。距離此終點A最近的格點為第二段分段的起點B。然后重復此過程，尋找起點C及終點D，遍歷所有分段。這種方法的缺點是，搜索的方式忽略了大腸的生理結(jié)構(gòu)，連接方向容易出錯。例如，對于圖2中的數(shù)據(jù)，正確的連接方向應該為逆時針。但是，這種連接方式是靠最近距離為唯一的判定條件，產(chǎn)生了順時針的錯誤結(jié)果。而且當分段的距離大于R時，容易出現(xiàn)連接不上的情況。若采用增加搜索區(qū)域的半徑R的長度，將增加搜索的時間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問題是提供一種醫(yī)學圖像處理方法，用以解決因為忽略生理結(jié)構(gòu)，導致三維醫(yī)學圖像中的各分段中心線連接錯誤的問題。
[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種醫(yī)學圖像處理方法，包括:
[0008]提供三維醫(yī)學圖像，所述三維醫(yī)學圖像包括若干段的分段；獲取所述三維醫(yī)學圖像對應的二維投影圖像；在所述二維投影圖像上，對各分段進行排序，獲取所述三維醫(yī)學圖像的分段中心線。
[0009]可選的，還包括:對所述二維投影圖像所在區(qū)域劃分，將所述區(qū)域劃分為若干數(shù)目的子區(qū)域，各個所述子區(qū)域?qū)獦俗R有分值。
[0010]可選的，所述三維醫(yī)學圖像為大腸的三維醫(yī)學圖像，所述分值按照所述大腸的生理結(jié)構(gòu)方向遞增/遞減，所述生理結(jié)構(gòu)方向以直腸分段為起始分段，盲腸為終止分段。
[0011]可選的，所述子區(qū)域的分值按照逆時針方向遞增/遞減。
[0012]可選的，按照各分段所在子區(qū)域的分值，對各個分段的分值進行統(tǒng)計，并按照所述各分段的總分值的遞增/遞減的順序，對所述分段進行排序，以獲取所述三維醫(yī)學圖像的中心線。
[0013]可選的，還包括在所述二維投影圖像上，對各分段進行逆時針排序，按照所述排序后的分段獲取中心線。
[0014]可選的，按照所述逆時針的排序，對所述分段進行中心線提取，以獲取所述三維醫(yī)學圖像的中心線。
[0015]可選的，還包括確定所述三維醫(yī)學圖像和二維投影圖像的起始點及中心點。
[0016]可選的,通過手動或自動的方式確認所述起始點,所述起始點位于直腸分段。
[0017]可選的，所述三維醫(yī)學圖像和二維投影圖像的中心點分別為所述三維醫(yī)學圖像和二維投影圖像的灰度值質(zhì)心。
[0018]可選的，在所述三維醫(yī)學圖像上獲取各所述分段對應的中心線，在所述二維投影圖像上獲取除第一分段外的各分段的起始點。
[0019]可選的，還包括:依據(jù)在所述二維投影圖像上獲取的分段的起始點，獲取位于三維醫(yī)學圖像上的對應的分段的起始點。
[0020]可選的，還包括:在所述二維投影圖像上獲取二維坐標，接著獲取在所述三維醫(yī)學圖像中，所述二維坐標對應的三維坐標。
[0021]可選的，所述二維投影圖像為所述三維醫(yī)學圖像在冠狀面上的投影圖像。
[0022]可選的，獲取所述分段對應的二維投影圖像前包括:在所述三維醫(yī)學圖像中，對各段分段進行標識，不同分段具有不同的標識。
[0023]可選的，還包括獲取第N段分段和第N+1段分段之間的中心線，所述N大于或等于1:在所述三維醫(yī)學圖像上獲取所述第N段分段的中心線，包括所述第N段分段的三維終點；在所述二維投影圖像上獲取與所述第N段分段的三維終點對應的二維終點；以所述二維終點為圓心，以大于O的R為半徑，搜索所述第N+1段分段，以距離所述第N段分段最近的點作為第N+1段分段的二維起始點；在所述三維醫(yī)學圖像上，獲取所述第N+1段分段的二維起始點對應的三維起始點。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0025]通過在所述二維投影圖像上對各分段進行排序，進而獲取分段中心線，避免因忽略分段的生理結(jié)構(gòu)而導致中心連接線出錯；
[0026]進一步地，將所述二維投影圖像所在區(qū)域進行分值分布，并按照所述分值對各分段進行分值統(tǒng)計，可以精確完成所述排序；
[0027]進一步地，所述分段的生理結(jié)構(gòu)為逆時針方向，按照逆時針方向?qū)λ龇侄芜M行排序，可以避免因忽略分段的生理結(jié)構(gòu)而導致中心線出錯；
[0028]最后，在二維投影圖像上獲取除第一分段外的分段的起始點，只在二維空間上進行半徑搜索，降低了搜索量，提高了獲取中心線的速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1所示為分割后的大腸結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2所示為分段及中心線結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3所示為本發(fā)明一個實施例的醫(yī)學圖像處理方法的流程示意圖；
[0032]圖4所示為本發(fā)明一個實施例的醫(yī)學圖像處理的獲取分段中心線的流程示意圖；
[0033]圖5所示為本發(fā)明一個實施例的二維投影圖像上的分值分布示意圖；
[0034]圖6所示為本發(fā)明一個實施例的各分段的統(tǒng)計分值的示意圖；
[0035]圖7和圖8所示為本發(fā)明一個實施例的三維醫(yī)學圖像和二維投影圖像的中心線連接點的結(jié)構(gòu)示意圖分段排序示意圖。

【具體實施方式】
[0036]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術(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的限制。
[0037]其次，本發(fā)明利用示意圖進行詳細描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，所述示意圖只是實例，其在此不應限制本發(fā)明保護的范圍。
[0038]現(xiàn)有技術(shù)中，因為忽略生理結(jié)構(gòu)，會導致三維醫(yī)學圖像中的各分段中心線連接錯誤的問題。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種醫(yī)學圖像處理方法，包括:提供三維醫(yī)學圖像，所述三維醫(yī)學圖像包括若干段的分段；獲取所述三維醫(yī)學圖像對應的二維投影圖像；在所述二維投影圖像上，對各分段進行排序，獲取所述三維醫(yī)學圖像的分段中心線。
[0039]本發(fā)明通過在所述二維投影圖像上對各分段進行排序，進而獲取分段中心線，避免因忽略分段的生理結(jié)構(gòu)而導致中心連接線出錯。
[0040]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細描述。如圖3所示為本發(fā)明一個實施例的醫(yī)學圖像處理方法的流程示意圖，包括:執(zhí)行步驟SI，提供CT數(shù)據(jù)；執(zhí)行步驟S2，對所述數(shù)據(jù)進行分析，以進行大腸分割；執(zhí)行步驟S3，分割所獲得的大腸是否分段；如未分段，則執(zhí)行步驟S4,查找中心線；若分段，則執(zhí)行步驟S5，查找分段的中心線，并進行連接。
[0041]如圖4所示為本發(fā)明一個實施例的醫(yī)學圖像處理的獲取分段中心線的流程示意圖，包括:開始；執(zhí)行步驟S11，獲取分割后大腸圖像對應的二維投影圖像，其中，分割的方法是區(qū)域增長或是其他復雜的判定條件的區(qū)域增長；具體地，第一步，獲取三維醫(yī)學圖像在人體冠狀面的二維投影圖像。計算方法為:如果某段分段在冠狀面方向有標記，則對應二維投影值為1，否則為O。同時，記錄對應投影點歸屬的分段，即在所述三維醫(yī)學圖像中，對各段分段進行標識，不同分段具有不同的標識。允許不同的分段在二維空間上有重疊部分。
[0042]進一步地，所述二維投影圖像為所述三維醫(yī)學圖像在冠狀面上的投影圖像。
[0043]執(zhí)行步驟S12，在所述二維投影圖像中，計算每個分段的分值，具體包括:對所述二維投影圖像所在區(qū)域劃分，將所述區(qū)域劃分為若干數(shù)目的子區(qū)域，各個所述子區(qū)域?qū)獦俗R有分值。其中，所述分值按照所述大腸的生理結(jié)構(gòu)方向遞增/遞減，所述生理結(jié)構(gòu)方向以直腸分段為起始分段，盲腸為終止分段。
[0044]如圖5所示為本發(fā)明一個實施例的二維投影圖像上的分值分布示意圖。作為其他實施例，所述分值分布還可以為其他排布形狀分布，如扇形分割分布或方形分割分布，在分值變化方面，除采用離散式分布規(guī)律，還可以采用連續(xù)分值的分布規(guī)律。所述子區(qū)域的分值按照逆時針方向遞增/遞減。
[0045]劃分所述二維投影圖像所在區(qū)域的分布后，對所述各個分段的像素所在區(qū)域的分值進行統(tǒng)計。如圖6所示為本發(fā)明一個實施例的各分段的統(tǒng)計分值的示意圖。
[0046]執(zhí)行步驟S13，根據(jù)分值，對所述分段進行排序。具體地，按照所述各分段的總分值的遞增/遞減的順序，對所述分段進行排序，以獲取所述三維醫(yī)學圖像的中心線。如圖7所示為本發(fā)明一個實施例的分段排序示意圖。所述排序依次包括第I分段、第2分段及第3分段，同時參考圖5，所述各個分段的分值分布依次為0、2.5,5.3。
[0047]作為其他實施例，所述分段的排序還可以為:在所述二維投影圖像上，對各段分段進行逆時針排序，并按照所述逆時針的排序，對所述分段進行中心線提取，以獲取所述三維醫(yī)學圖像的中心線。其中，所述逆時針方向為所述腸結(jié)構(gòu)的生理結(jié)構(gòu)方向。
[0048]獲取所述二維投影圖像后，還包括確定所述三維醫(yī)學圖像和二維投影圖像的起始點及中心點。其中，通過手動或自動的方式確認所述起始點，所述起始點位于直腸分段。所述三維醫(yī)學圖像和二維投影圖像的中心點分別為所述三維醫(yī)學圖像和二維投影圖像的灰度值質(zhì)心。其中，獲取的投影圖像上每個像素點的質(zhì)量為I。
[0049]對于中心線的提取具體地，在所述三維醫(yī)學圖像上獲取各所述分段對應的中心線及分段之間的中心線，在所述二維投影圖像上搜尋定位除第一分段后的各分段的起始點；依據(jù)所述在二維投影圖像上獲取的所述起始點，對應獲取位于三維醫(yī)學圖像上的各分段的起始點。
[0050]繼續(xù)參考圖4，執(zhí)行步驟S14，在三維醫(yī)學圖像上，自動或手動給定第一個分段的起始點；執(zhí)行步驟S15，在三維空間內(nèi)，獲取當前分段的中心線；執(zhí)行步驟S16，在三維醫(yī)學圖像上獲取當前分段的終點；執(zhí)行步驟S17，在二維醫(yī)學圖像上獲取當前分段的終點；包括在所述二維投影圖像上獲取二維坐標，接著獲取在所述三維醫(yī)學圖像中，所述二維坐標對應的三維坐標。
[0051]接著，執(zhí)行步驟S18，是否遍歷所有分段；若是，則結(jié)束。
[0052]若步驟S18的判斷為否，則執(zhí)行步驟S19，在二維投影圖像上，按照排序，獲取新分段的起始點；其中，獲取所述新分段的起始點包括:根據(jù)所述步驟S17中獲取的二維投影圖像上的終點，進行一定半徑范圍內(nèi)的搜索，以獲取新分段的起始點。
[0053]具體地，獲取第N段分段和第N+1段分段之間的中心線包括:在所述三維醫(yī)學圖像上獲取所述第N段分段的中心線，包括所述第N段分段的三維終點；在所述二維投影圖像上獲取與所述第N段分段的三維終點對應的二維終點；以所述二維終點為圓心，以大于O的R為半徑，搜索所述第N+1段分段，以距離所述第N段分段最近的點作為第N+1段分段的二維起始點；在所述三維醫(yī)學圖像上，獲取所述第N+1段分段的二維起始點對應的三維起始點。所述N大于或等于I。
[0054]繼續(xù)參考圖4，接著，執(zhí)行步驟S20，在三維醫(yī)學圖像上，獲取當前分段的起始點。接著，循環(huán)執(zhí)行步驟S15，獲取當前分段中心線及當前分段的終點，即步驟S20和步驟S15為在三維醫(yī)學圖像上，對一個分段的中心線的提??；步驟S17和步驟S19為在二維醫(yī)學圖像上，獲取的是各分段的起始點和終點。
[0055]如圖7和圖8分別為本發(fā)明一個實施例的三維醫(yī)學圖像和二維投影圖像的中心線連接點的結(jié)構(gòu)示意圖。同時參考圖7和圖8，其中，首先在三維醫(yī)學圖像上獲取第I分段的起始點0，所述第I分段的終點為A(x，y，z)。所述x，y為冠狀面方向上的坐標值，z方向是垂直冠狀面。通過A(x，y，z)的位置，獲取對應的二維投影圖像上A的對應位置A’的坐標(x’，y’)；在二維投影圖像上，指定半徑R進行搜索，搜索得到的點必須是在第2分段上，距離最短點B’。
[0056]接著，把二維投影圖像上的B’轉(zhuǎn)換為三維醫(yī)學圖像上的B點。轉(zhuǎn)換的方法為:B(x，y，z)中的x, y與B’的X’，y’分別相等。遍歷所有的z,得到一系列連續(xù)的點,所述點都屬于第2分段，選擇中間的點的位置作為三維空間的第2分段的起始點B。
[0057]接著，在三維空間上，開始從B點出發(fā)，計算第2分段的中心線，并且重復上面的過程，直到遍歷所有的分段。遍歷的整個大腸結(jié)構(gòu)的順序為圖7中0，A，B, C，D，E。最后，可以得到了一條連接的中心線。
[0058]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0059]通過在所述二維投影圖像上對各分段進行排序，進而獲取分段中心線，避免因忽略分段的生理結(jié)構(gòu)而導致中心連接線出錯；
[0060]進一步地，將所述二維投影圖像所在區(qū)域進行分值分布，并按照所述分值對各分段進行分值統(tǒng)計，可以精確完成所述排序；
[0061]進一步地，所述分段的生理結(jié)構(gòu)為逆時針方向，按照逆時針方向?qū)λ龇侄芜M行排序，可以避免因忽略分段的生理結(jié)構(gòu)而導致中心線出錯；
[0062]最后，在二維投影圖像上獲取除第一分段外的分段的起始點，只在二維空間上進行半徑搜索，降低了搜索量，提高了獲取中心線的速度。
[0063]本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種醫(yī)學圖像處理方法，其特征在于，包括: 提供三維醫(yī)學圖像，所述三維醫(yī)學圖像包括若干段大腸結(jié)構(gòu)的分段；獲取所述三維醫(yī)學圖像對應的二維投影圖像；在所述二維投影圖像上，對各分段進行排序，依排序后的各分段順序獲取所述三維醫(yī)學圖像的中心線。
2.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)學圖像處理方法，其特征在于，還包括:將所述二維投影圖像所在區(qū)域劃分為若干數(shù)目的子區(qū)域，各個所述子區(qū)域?qū)獦俗R有分值。
3.如權(quán)利要求2所述的醫(yī)學圖像處理方法，其特征在于，所述分值按照所述大腸的生理結(jié)構(gòu)方向遞增/遞減，所述生理結(jié)構(gòu)方向以直腸分段為起始分段，盲腸為終止分段。
4.如權(quán)利要求2所述的醫(yī)學圖像處理方法，其特征在于，所述子區(qū)域的分值按照逆時針方向遞增/遞減。
5.如權(quán)利要求2所述的醫(yī)學圖像處理方法，其特征在于，按照各分段所在子區(qū)域的分值，對各個分段的分值進行統(tǒng)計，并按照所述各分段的總分值的遞增/遞減的順序，對所述分段進行排序，以獲取所述三維醫(yī)學圖像的中心線。
6.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)學圖像處理方法，其特征在于，還包括在所述二維投影圖像上，對各分段進行逆時針排序，按照所述排序后的分段獲取中心線。
7.如權(quán)利要求6所述的醫(yī)學圖像處理方法，其特征在于，按照所述逆時針的排序，對所述分段進行中心線提取，以獲取所述三維醫(yī)學圖像的中心線。
8.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)學圖像處理方法，其特征在于，還包括確定所述三維醫(yī)學圖像和二維投影圖像的起始點及中心點。
9.如權(quán)利要求8所述的醫(yī)學圖像處理方法，其特征在于，通過手動或自動的方式確認所述起始點，所述起始點位于直腸分段。
10.如權(quán)利要求8所述的醫(yī)學圖像處理方法，其特征在于，所述三維醫(yī)學圖像和二維投影圖像的中心點分別為所述三維醫(yī)學圖像和二維投影圖像的灰度值的質(zhì)心。
11.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)學圖像處理方法，其特征在于，在所述三維醫(yī)學圖像上獲取各所述分段對應的中心線，在所述二維投影圖像上獲取除第一分段外的各分段的起始點。
12.如權(quán)利要求11所述的醫(yī)學圖像處理方法，其特征在于，還包括:依據(jù)在所述二維投影圖像上獲取的分段的起始點，獲取位于三維醫(yī)學圖像上的對應的分段的起始點。
13.如權(quán)利要求12所述的醫(yī)學圖像處理方法，其特征在于，還包括:在所述二維投影圖像上獲取二維坐標，接著獲取在所述三維醫(yī)學圖像中，所述二維坐標對應的三維坐標。
14.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)學圖像處理方法，其特征在于，所述二維投影圖像為所述三維醫(yī)學圖像在冠狀面上的投影圖像。
15.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)學圖像處理方法，其特征在于，獲取所述分段對應的二維投影圖像前包括:在所述三維醫(yī)學圖像中，對各段分段進行標識，不同分段具有不同的標識。
16.如權(quán)利要求1至15中任一項所述的醫(yī)學圖像處理方法，其特征在于，還包括獲取并連接第N段分段和第N+1段分段之間的中心線，所述N大于或等于1:在所述三維醫(yī)學圖像上獲取所述第N段分段的中心線，包括所述第N段分段的三維終點；在所述二維投影圖像上獲取與所述第N段分段的三維終點對應的二維終點；以所述二維終點為圓心，以R為半徑，搜索所述第N+1段分段，以距離所述第N段分段最近的點作為第N+1段分段的二維起始點；在所述三維醫(yī)學圖像上，獲取所述第N+1段分段的二維起始點對應的三維起始點。
【文檔編號】G06T15/00GK104240215SQ201310225234
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月6日
【發(fā)明者】王帥, 孟曉林 申請人:上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司