血管提取方法技术

本发明专利技术公开了一种血管提取方法，包括如下步骤：获取由若干层切片图像构成的三维图像，基于所述切片图像中像素点的灰度信息取若干个连通域；基于所述连通域的圆度确定种子点；以所述种子点为起点，基于阈值a对所述三维图像进行区域生长，获取第一图像；以所述种子点为起点，基于第一阈值对所述第一图像进行区域生长，获取血管掩膜；将所述第一图像与血管掩膜相减获取第一减影图像；粗分割所述第一减影图像，并形态学处理所述初始掩膜，获取骨骼掩膜；第一图像与所述骨骼掩膜相减获取包括若干个连通域的第二减影图像；基于血管生长条件连接所述若干个连通域，获取血管提取结果。本技术方案可准确、有效地提取血管组织。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医学图像处理领域，特别是涉及一种血管提取方法。
技术介绍
血管成像技术包括CT血管造影(CTA，CTangiography)，磁共振血管造影(MagneticResonanceAngiography，MRA)，以及MR非造影成像等，可以帮助医生诊断血管的各种疾病，如钙化、狭窄、动脉瘤、硬脑膜等。通过血管成像技术获取的血管图像，主要是三维图像，并不能给医生直观的感受。因此需要从医学图像中提取血管并以三维显示技术展示血管的形态，以更好地辅助医生对病灶进行分析，提高医疗诊断的准确性和科学性，有利于制定最优的治疗方案及手术规划，对医学研究具有重要的意义。但是在实际血管提取中，对于紧贴周围骨骼区域，例如穿颅的颈内动脉，紧贴髂骨的髂动脉，由于空间位置错综复杂，同时增强后的血管CT值和骨的CT值重叠，通常的血管提取方法，例如区域生长，水平集等很容易混淆血管和骨骼，造成血管分割失败。为解决上述技术问题，现有技术中采用的血管提取方法有：1.基于血管模型计算血管的中心线，根据此中心线，用单纯网格拟合实际图像中的血管结构，将血管分割出来。此方法虽然可以准确提取血管，但由于网格计算非常复杂，导致分割速度很慢，阻碍了实际应用的推广。2.基于非模型的方法，例如采用GraphCut的算法实现了颈内动脉的提取。该算法经过手动确定起始点后，计算起始点之间的Dijkstra距离。以该距离为中心，标记血管感兴趣区域。最后通过GraphCut算法，优化感兴趣区域的边界实现血管提取。由于该算法计算复杂，导致血管提取速度较慢。还有采用基于Ray-Casting的动态追踪实现了穿颅血管的提取。该算法经过手动确定起始点后，通过Ray-Casting向四周放射线，获得血管的边界，再通过椭圆拟合实现血管提取。该方法鲁棒性差，不同数据的血管提取需要不同的参数，同时该方法无法提取旋转跨度很大的椎动脉。3.血管剪影方法，病人需要同一部位扫描2次(不注射造影剂扫描和注射造影剂扫描)，得到非CTA图像和CTA图像。非CTA图像中，血管CT值低，CTA图像中血管CT值升高。这样两种图像配准后相减就可以将血管提取出来。但是该方法需要对病人扫描2次，比较耗时，同时给病人带来更多的扫描辐射量。因此，有必要改进现有的血管提取方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题提出一种方法，其能有效改进现有血管提取方法，以有效获取与紧贴骨骼的血管组织。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案为一种血管提取方法，包括如下步骤：获取由若干层切片图像构成的三维图像，选取一层切片图像，基于所述切片图像中像素点的灰度信息获取若干个连通域；基于所述连通域的圆度确定种子点；以所述种子点为起点，基于阈值a对所述三维图像进行区域生长，获取第一图像；以所述种子点为起点，基于第一阈值对所述第一图像进行区域生长，获取血管掩膜；将所述第一图像与血管掩膜相减获取第一减影图像；粗分割所述第一减影图像，获取初始掩膜；形态学处理所述初始掩膜，获取骨骼掩膜；将所述第一图像与所述骨骼掩膜相减获取第二减影图像，所述第二减影图像包括若干个连通域；基于血管生长条件连接所述若干个连通域，获取血管提取结果。优选的，所述选取一层切片图像为沿Z轴方向上的终止层切片图像。优选的，所述确定种子点包括：计算所述连通域中所有像素点的边界距离场值；选取最大边界距离场值为该连通域的半径，根据圆面积公式计算该连通域的圆形面积，并计算所述圆形面积与所述连通域实际面积的比值，所述比值为所述连通域的圆度；选取所述切片图像中圆度与1差值的绝对值的的最小值所在的连通域，确定该连通域中最大边界距离场值所在的像素点为所述种子点。优选的，所述获取血管掩膜包括：计算所述第一图像中各体素点的边界距离场值；根据所述种子点基于所述第一阈值进行区域生长，获取所述血管掩膜；其中，所述第一阈值为大于3.0个体素点的宽度。优选的，获取所述血管掩膜还包括：对所述血管掩膜作膨胀操作。优选的，所述粗分割包括：计算所述第一减影图像上所有体素点的边界距离场值；选取边界距离场值大于阈值b的体素点为骨骼种子点，根据所述第一减影图像中体素点的灰度信息或边界距离场值进行区域生长，获取所述初始掩膜；其中，所述阈值b为大于3.0个体素点的宽度；所述体素点的灰度信息为灰度值大于500的常数，所述体素点的边界距离场值为大于1.5个体素点的宽度。优选的，形态学处理包括：以阈值c为宽度腐蚀所述初始掩膜，获取若干个连通域；选取最大体积的连通域为骨骼区域；以阈值d为宽度膨胀所述骨骼区域，获取第一骨骼掩膜。优选的，所述获取骨骼掩膜还包括填实操作，包括如下步骤：根据所述种子点基于阈值d对所述三维图像进行区域生长，获取第二图像；逐层填实所述第二图像中各连通域；将填实后的第二图像与所述第一骨骼掩膜进行图像叠加，获取所述骨骼掩膜。优选的，所述填实操作还包括：提取叠加后的骨骼掩膜中最大体积的连通域，对该连通域经闭操作获取所述骨骼掩膜。优选的，所述血管生长条件为：计算所述第二减影图像包括若干个连通域的边界距离场值；根据所述源距离场，并且排除所述骨骼掩膜中各个连通域所在区域提取血管中心线，获取血管提取结果。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：通过基于所述连通域的圆度确定种子点，根据所述种子点基于阈值进行三维区域生长，获取包含血管和骨骼的第一图像；将所述第一图像与所述骨骼掩膜相减，获取包含有主血管和少部分碎骨的连通域的第二减影图像；基于血管生长条件，排除所述骨骼区域，通过多区域区域生长的方式连接所述血管连通域，有效获取与骨骼粘连的血管。【附图说明】图1为本专利技术一实施例中血管提取方法的流程图；图2为本专利技术一实施例中确定种子点的方法流程图；图3为本专利技术一实施例中获取血管掩膜的方法流程图；图4为本专利技术一实施例中获取血管掩膜的结果示意图；图5为本专利技术一实施例中获取初始掩膜的方法流程图；图6为本专利技术一实施例中获取骨骼掩膜的方法流程图；图7a～7c为本专利技术一实施例中填实操作的各阶段结果示意图；图8为本专利技术一实施例中提取血管的方法流程示意图；图9为本专利技术一实施例中血管提取的结果示意图。【具体实施方式】在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。其次，本专利技术利用示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，所述示意图只是实施例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图和实施例对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。本实施例采用一种的血管提取，如图1所示，包括如下步骤：S10：选取三维图像中的切片图像，基于灰度信息获取若干个连通域。本实施例中，所述三维图像包含若干个二维切片图像。所述三维图像中的最小处理单元为体素点，切片图像中最小处理单元为像素点。所述三维图像可以通过各类模态的成像系统扫描采集获得三维或二维图像，也可以通过诸如存储系影像归档和通信系统(PictureArchivingandCommunicationSystems，PACS)等内部或外部存储系统传输获得。所述模态包括但不限于磁共振成像(M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种血管提取方法，其特征在于，包括如下步骤：获取由若干层切片图像构成的三维图像，选取一层切片图像，基于所述切片图像中像素点的灰度信息获取若干个连通域；基于所述连通域的圆度确定种子点；以所述种子点为起点，基于阈值a对所述三维图像进行区域生长，获取第一图像；以所述种子点为起点，基于第一阈值对所述第一图像进行区域生长，获取血管掩膜；将所述第一图像与血管掩膜相减获取第一减影图像；粗分割所述第一减影图像，获取初始掩膜；形态学处理所述初始掩膜，获取骨骼掩膜；将所述第一图像与所述骨骼掩膜相减获取第二减影图像，所述第二减影图像包括若干个连通域；基于血管生长条件连接所述若干个连通域，获取血管提取结果。

【技术特征摘要】
1.一种血管提取方法，其特征在于，包括如下步骤：获取由若干层切片图像构成的三维图像，选取一层切片图像，基于所述切片图像中像素点的灰度信息获取若干个连通域；基于所述连通域的圆度确定种子点；以所述种子点为起点，基于阈值a对所述三维图像进行区域生长，获取第一图像；以所述种子点为起点，基于第一阈值对所述第一图像进行区域生长，获取血管掩膜；将所述第一图像与血管掩膜相减获取第一减影图像；粗分割所述第一减影图像，获取初始掩膜；形态学处理所述初始掩膜，获取骨骼掩膜；将所述第一图像与所述骨骼掩膜相减获取第二减影图像，所述第二减影图像包括若干个连通域；基于血管生长条件连接所述若干个连通域，获取血管提取结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选取一层切片图像为沿Z轴方向上的终止层切片图像。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定种子点包括：计算所述连通域中所有像素点的边界距离场值；选取最大边界距离场值为该连通域的半径，根据圆面积公式计算该半径对应的圆形面积，并计算所述圆形面积与所述连通域实际面积的比值，所述比值为所述连通域的圆度；选取所述切片图像中圆度与1差值的绝对值的最小值所在的连通域，确定该连通域中最大边界距离场值所在的像素点为所述种子点。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取血管掩膜包括：计算所述第一图像中各体素点的边界距离场值；根据所述种子点基于所述第一阈值进行三维区域生长，获取所述血管掩膜；其中，所述第一阈值为大于3....

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鹏，毛玉妃，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31