CT图像中股骨头区域分割方法、装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种CT图像中股骨头区域分割方法、装置及设备，所述方法包括获取被检体股骨头区域CT序列图像；通过对所述CT序列图像的每一幅图像中的所述股骨头区域进行定位，构建股骨头包围盒和股骨颈包围盒；基于空间辐射线法在所述股骨头包围盒和所述股骨颈包围盒内获取多个采样点；根据所述多个采样点生成二维采样图像；在所述二维采样图像上确定所述股骨头区域的骨皮质外边界。本发明专利技术可以实现准确地分割CT序列图像中股骨头区域的骨皮质外边界，为后续人工关节置换术等方案的实施提供依据。

【技术实现步骤摘要】
CT图像中股骨头区域分割方法、装置及设备
本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种CT图像中股骨头区域分割方法、装置及设备。
技术介绍
人工关节置换术是髋关节疾病治疗的重要手段之一。在进行人工关节置换前，需要选择与患者自身关节相匹配的人工股骨头。现有的技术方案是对股骨头到股骨颈的区域进行特征提取后，根据提取的特征进行数据挖掘，以估计出患者股骨病变前的特征，进而选出匹配的人工股骨头，保证手术的进行。为了准确地提取股骨头到股骨颈的区域的特征，需要将股骨头到股骨颈的区域准确地分割出来。CT技术的不断发展使其在临床医学的许多领域都得到广泛的应用，随之出现了众多CT图像的分割算法。而由于髋关节序列CT图像中股骨头与髋臼分界线不明显，普通CT图像分割算法并不能够准确地分割图像中股骨头到股骨颈的区域的轮廓(即骨皮质外边界)，由此影响人工关节置换术等方案的实施。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种CT图像中股骨头区域分割方法、装置及设备以解决上述技术问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：根据本专利技术实施例的第一方面，提出了一种CT图像中股骨头区域分割方法，包括：获取被检体股骨头区域CT序列图像；其中，所述股骨头区域包括股骨头到股骨颈的区域；通过对所述CT序列图像的每一幅图像中的所述股骨头区域进行定位，构建股骨头包围盒和股骨颈包围盒；其中，所述股骨头包围盒用于包围待构建的股骨头模型，所述股骨颈包围盒用于包围股骨颈模型，所述股骨头包围盒和股骨颈包围盒的一端相连；基于空间辐射线法在所述股骨头包围盒和所述股骨颈包围盒内获取多个采样点；根据所述多个采样点生成二维采样图像；在所述二维采样图像上确定所述股骨头区域的骨皮质外边界。根据本专利技术实施例的第二方面，提出了一种CT图像中股骨头区域分割装置，包括：图像获取模块，用于获取被检体股骨头区域CT序列图像；其中，所述股骨头区域包括股骨头到股骨颈的区域；包围盒构建模块，用于通过对所述CT序列图像的每一幅图像中的所述股骨头区域进行定位，构建股骨头包围盒和股骨颈包围盒；其中，所述股骨头包围盒用于包围待构建的股骨头模型，所述股骨颈包围盒用于包围股骨颈模型，所述股骨头包围盒和股骨颈包围盒的一端相连；采样点获取模块，用于基于空间辐射线法在所述股骨头包围盒和所述股骨颈包围盒内获取多个采样点；图像生成模块，用于根据所述多个采样点生成二维采样图像；边界确定模块，用于在所述二维采样图像上确定所述股骨头区域的骨皮质外边界。根据本专利技术实施例的第三方面，提出了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；被配置为存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为：获取被检体股骨头区域CT序列图像；其中，所述股骨头区域包括股骨头到股骨颈的区域；通过对所述CT序列图像的每一幅图像中的所述股骨头区域进行定位，构建股骨头包围盒和股骨颈包围盒；其中，所述股骨头包围盒用于包围待构建的股骨头模型，所述股骨颈包围盒用于包围股骨颈模型，所述股骨头包围盒和股骨颈包围盒的一端相连；基于空间辐射线法在所述股骨头包围盒和所述股骨颈包围盒内获取多个采样点；根据所述多个采样点生成二维采样图像；在所述二维采样图像上确定所述股骨头区域的骨皮质外边界。根据本专利技术实施例的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器处理时实现：获取被检体股骨头区域CT序列图像；其中，所述股骨头区域包括股骨头到股骨颈的区域；通过对所述CT序列图像的每一幅图像中的所述股骨头区域进行定位，构建股骨头包围盒和股骨颈包围盒；其中，所述股骨头包围盒用于包围待构建的股骨头模型，所述股骨颈包围盒用于包围股骨颈模型，所述股骨头包围盒和股骨颈包围盒的一端相连；基于空间辐射线法在所述股骨头包围盒和所述股骨颈包围盒内获取多个采样点；根据所述多个采样点生成二维采样图像；在所述二维采样图像上确定所述股骨头区域的骨皮质外边界。与现有技术相比较，本专利技术的CT图像中股骨头区域分割方法，通过获取被检体股骨头区域CT序列图像，并通过对所述CT序列图像的每一幅图像中的所述股骨头区域进行定位，构建股骨头包围盒和股骨颈包围盒，基于空间辐射线法在所述股骨头包围盒和所述股骨颈包围盒内获取多个采样点，并根据所述多个采样点生成二维采样图像，进而在所述二维采样图像上确定所述股骨头区域的骨皮质外边界，可以实现准确地分割CT序列图像中股骨头区域的骨皮质外边界，为后续人工关节置换术等方案的实施提供依据。附图说明图1示出了根据本专利技术的一示例性实施例的CT图像中股骨头区域分割方法的流程图；图2示出了根据本专利技术的一示例性实施例的如何构建股骨头包围盒和股骨颈包围盒的流程示意图；图3示出了根据本专利技术的一示例性实施例的如何获取多个采样点的流程示意图；图4示出了根据本专利技术的一示例性实施例的如何确定股骨头区域的骨皮质外边界的流程示意图；图5示出了根据本专利技术的一示例性实施例的如何获取总连接代价最小的连接路径的流程示意图；图6示出了根据本专利技术的一示例性实施例的CT图像中股骨头区域分割装置的结构框图；图7示出了根据本专利技术的另一示例性实施例的CT图像中股骨头区域分割装置的结构框图；图8示出了根据本专利技术的一示例性实施例的电子设备的结构框图；图9示出了根据本专利技术的另一示例性实施例的CT图像中股骨头区域分割方法的流程图；图10A示出了根据本专利技术的一示例性实施例的股骨头区域的示意图；图10B示出了根据本专利技术的一示例性实施例的CT图像中直角坐标系构建示意图；图11示出了根据本专利技术的一示例性实施例的股骨头包围盒和股骨颈包围盒的结构示意图；图12A示出了根据本专利技术的一示例性实施例的三角片的结构示意图；图12B示出了根据本专利技术的一示例性实施例的股骨头模型和股骨颈模型的结构示意图；图12C示出了根据本专利技术的一示例性实施例的优化前的股骨头模型的结构示意图；图12D示出了根据本专利技术的一示例性实施例的优化后的股骨头模型的结构示意图；图13A至图13C示出了根据本专利技术的一示例性实施例的二维采样图像的示意图；图14示出了根据本专利技术的一示例性实施例的股骨头置换手术中的多个重要参数的示意图；图15示出了根据本专利技术的一示例性实施例的如何确定股骨头区域的骨皮质外边界的流程图。具体实施方式以下将结合附图所示的具体实施方式对本专利技术进行详细描述。但这些实施方式并不限制本专利技术，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本专利技术的保护范围内。在本专利技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本专利技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。应当理解，尽管在本专利技术可能采用术语第一、第二等来描述各种结构，但这些结构不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的结构彼此区分开。图1示出了根据本专利技术的一示例性实施例的CT图像中股骨头区域分割方法的流程图；如图1所示，该方法包括以下步骤S101-S105：S101：获取被检体股骨头区域CT序列图像。在一实施例中，获取通过医用CT机(计算机X线断层摄影机)等设备采集的被检体股骨头区域CT序本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CT图像中股骨头区域分割方法，其特征在于，包括：获取被检体股骨头区域CT序列图像；其中，所述股骨头区域包括股骨头到股骨颈的区域；通过对所述CT序列图像的每一幅图像中的所述股骨头区域进行定位，构建股骨头包围盒和股骨颈包围盒；其中，所述股骨头包围盒用于包围待构建的股骨头模型，所述股骨颈包围盒用于包围股骨颈模型，所述股骨头包围盒和股骨颈包围盒的一端相连；基于空间辐射线法在所述股骨头包围盒和所述股骨颈包围盒内获取多个采样点；根据所述多个采样点生成二维采样图像；在所述二维采样图像上确定所述股骨头区域的骨皮质外边界。

【技术特征摘要】
1.一种CT图像中股骨头区域分割方法，其特征在于，包括：获取被检体股骨头区域CT序列图像；其中，所述股骨头区域包括股骨头到股骨颈的区域；通过对所述CT序列图像的每一幅图像中的所述股骨头区域进行定位，构建股骨头包围盒和股骨颈包围盒；其中，所述股骨头包围盒用于包围待构建的股骨头模型，所述股骨颈包围盒用于包围股骨颈模型，所述股骨头包围盒和股骨颈包围盒的一端相连；基于空间辐射线法在所述股骨头包围盒和所述股骨颈包围盒内获取多个采样点；根据所述多个采样点生成二维采样图像；在所述二维采样图像上确定所述股骨头区域的骨皮质外边界。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过对所述CT序列图像的每一幅图像中的所述股骨头区域进行定位，构建股骨头包围盒和股骨颈包围盒，包括：在所述每一幅图像中对所述股骨头区域进行定位，以确定所述每一幅图像中的股骨头的中心点、半径以及股骨颈的中心线、半径；根据所述每一幅图像中的股骨头的中心点、半径以及股骨颈的中心线、半径，估计所述股骨头模型的中心点、半径以及所述股骨颈模型的中心线、半径；根据所述股骨头模型的中心点、半径确定所述股骨头包围盒的中心点、半径，并根据所述股骨头包围盒的中心点、半径构建所述股骨头包围盒；其中，所述股骨头包围盒的中心点与所述股骨头模型的中心点重合，所述股骨头包围盒的半径大于所述股骨头模型的半径；根据所述股骨颈模型的中心线、半径确定所述股骨颈包围盒的中心线、半径，并根据所述股骨颈包围盒的中心线、半径构建所述股骨颈包围盒；其中，所述股骨颈包围盒的中心线与所述股骨颈模型的中心线重合，所述股骨颈包围盒的半径大于所述股骨颈模型的半径。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于空间辐射线法在所述股骨头包围盒和所述股骨颈包围盒内获取多个采样点，包括：在所述股骨颈包围盒的中心线上，以及所述中心线的位于所述股骨头包围盒内部的延长线上，确定多个点；在所述多个点中的每一点所属的横截面上，以所述每一点为中心点，间隔预设角度向空间引出多条辐射线；其中，所述横截面垂直于所述股骨颈包围盒的中心线及所述延长线；根据所述多条辐射线中每条辐射线的引出方向，依次采集多条辐射线上、位于所述股骨头包围盒和股骨颈包围盒内部的多个采样点。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个采样点生成二维采样图像，包括：将所述多个采样点按照对应辐射线的引出方向以及引出顺序进行依次排列，以生成所述二维采样图像。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述二维采样图像上确定所述股骨头区域的骨皮质外边界，包括：根据所述二维采样图像上各采样点与邻近点的连接代价，获取总连接代价最小的连接路径；根据所述连接路径的获取结果确定所述骨皮质外边界。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述连接代价的计算公式如下式(1)所示：Cost＝w1*A+w2*B+w3*C(1)其中，Cost为两点连接的代价，A为两点横向两邻域灰度差值的和，B为两点梯度的差，C为两点的距离，w1、w2和w3分别为A、B和C的权重。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述二维采样图像上各采样点与邻近点的连接代价，获取总连接代价最小的连接路径，包括：初始化一用于存储所述采样点的优先级队列；其中，所述优先级队列中各采样点的优先级由对应的连接代价的大小决定；从所述优先级队列中取出优先级最大的采样点，计算取出的采样点与多个邻近点的代价值，将计算的代价值分别赋予相应的邻近点；判断所述代价值最小的邻近点的种类，根据所述种类的判断结果更新所述代价值最小的邻近点的代价值，并将所述代价值最小的邻近点加入所述优先级队列；重复执行所述从所述优先级队列中取出优先级最大的采样点至所述将所述代价值最小的邻近点加入所述优先级队列的步骤，直至满足预设终止条件，以将当前代价值最小的采样点对应的连接路径作为所述总连接代价最小的连接路径。8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述二维采样图像上确定所述股骨头区域的骨皮质外边界之后，所述方法还包括：对确定的所述骨皮质外边界进行优化。9.一种CT图像中股骨头区域分割装置，其特征在于，包括：图像获取模块，用于获取被检体股骨头区域CT序列图像；其中，所述股骨头区域包括股骨头到股骨颈的区域；包围盒构建模块，用于通过对所述CT序列图像的每一幅图像中的所述股骨头区域进行定位，构建股骨头包围盒和股骨颈包围盒；其中，所述股骨头包围盒用于包围待构建的股骨头模型，所述股骨颈包围盒用于包围股骨颈模型，所述股骨头包围盒和股骨颈包围盒的一端相连；采样点获取模块，用于基于空间辐射线法在所述股骨头包围盒和所述股骨颈包围盒内获取多个采样点；图像生成模块，用于根据所述多个采样点生成二维采样图像；边界确定模块，用于在所述二...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朋鑫，李丙生，
申请(专利权)人：沈阳东软医疗系统有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21