基于医学图像的肾脏分段的方法及其系统技术方案

本发明专利技术适用于图像处理技术领域，提供一种基于医学图像的肾脏分段的方法及其系统，所述方法包括：A、将患者的肾脏及其相关组织的医学图像进行图像分割和三维重建，获得所述肾脏及其相关组织的三维模型；B、根据所述肾脏及其相关组织的三维模型中的血管以及所述三维模型中的点在横断面中的位置关系进行图像配准；C、根据所述图像配准后的动脉血管的供血范围对所述肾脏进行分段。借此，本发明专利技术提供了基于医学图像的肾段分段的方法及系统。

【技术实现步骤摘要】
基于医学图像的肾脏分段的方法及其系统
本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种基于医学图像的肾脏分段的方法及其系统。
技术介绍
肿瘤的发病率和死亡率在我国一直呈现上升趋势，成为我国肿瘤发病率增长速度最快的恶性肿瘤之一。动脉血管于肾门处分为前后两支，前支较粗，供应区较大。前支发出上前，下前，上段动脉和下段动脉，这些动脉相应地分布在肾的上前段，下前段，上段和下段。后支相对较细，多为肾动脉的延续并形成后段动脉，分布在肾的后段，供应区较小。肾动脉在肾内可分为两型，即分散性和主干型。肾的前半部主要为分散型，而后部为主干型。肾动脉在肾内的分布呈节段性，不论初级干的分支形式如何，绝大多数肾动脉分为5支肾段动脉，因为每支肾段动脉分布到一定区域的肾实质称肾段。肾脏一般可分为5个肾段：即上段、下段、上前段、下前段和后段。各段间肾动脉无吻合分支，故当某一肾段动脉阻塞可造成该肾段的坏死，因此肾段的解剖学对肾血管造影和肾部分切除具有实际意义。专利申请号：201210452526.4,专利技术名称为“一种基于CT胶片的三维肾肿瘤手术模拟方法及其平台”的中国专利申请，公开了根据肾脏，肾肿瘤，血管和集合引流结构等三维模型及参数，进行手术方案的设计，模拟手术，模拟规划手术路径，并进行风险分析和预后分析。其手术方案的设计根据肾肿瘤的位置，大小和所涉及的肾段信息，但是该专利侧重于三维模型的获取和手术规划，没有公开如何获得各肾段。由于各段间的肾动脉无吻合分支，故当某一肾段动脉阻塞可造成该肾段的坏死，因此肾段的解剖学对肾血管造影和肾部分切除具有实际意义。所以肾段的获取技术对手术方案设计至关重要。但在现有技术中，并未有肾段分段的良好技术方案。综上可知，现有技术在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
技术实现思路
针对上述的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于医学图像的肾脏分段的方法，以提供基于医学图像的肾段分段的方法及系统。为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于医学图像的肾脏分段的方法，包括：A、将患者的肾脏及其相关组织的医学图像进行图像分割和三维重建，获得所述肾脏及其相关组织的三维模型；B、根据所述肾脏及其相关组织的三维模型中的血管以及所述三维模型中的点在横断面中的位置关系进行图像配准；C、根据所述图像配准后的动脉血管的供血范围对所述肾脏进行分段。根据所述的肾脏分段的方法，所述方法在所述步骤A之前还包括：D、导入所述患者的数据信息；所述数据信息包括所述患者的身份信息和/或所述患者的肾脏及其相关组织的医学图像信息；以及在所述步骤C之后还包括：E、将分段后获得的所述肾脏各个肾段进行三维重建，并且根据三维重建后的三维模型进行虚拟手术规划。根据所述的肾脏分段的方法，所述步骤A包括：A1、将所述患者的肾脏及其相关组织的医学图像依次采用高斯平滑、动态区域生长以及主动轮廓模型的水平集算法进行处理，以将所述医学图像中的肾脏，肾肿瘤或肾盏肾盂进行分割；A2、将所述患者的肾脏及其相关组织的医学图像依次采用HESSIAN矩阵脉管增强算法以及区域生长算法进行处理，以将所述医学图像中的肾动脉，肾静脉，输尿管进行分割；A3、对于分割后获得的所述肾脏，肾肿瘤或肾盏肾盂，以及肾动脉，肾静脉，输尿管，采用移动立方体三维重建计算，获得分割后的所述肾脏，肾肿瘤或肾盏肾盂，以及肾动脉，肾静脉，输尿管的三维模型；所述步骤C包括：C1、在所述步骤A3获得的所述三维模型中在动脉血管上对肾段的各段供血区域进行切分，分别获得所述肾脏上前段、下前段、上段、下段以及后段的供血动脉血管段；C2、分别对切分后的各段所述肾脏的动脉血管赋予不同的标记值；C3、采用最近邻域原则的方法对所述肾脏进行分段。根据所述的肾脏分段的方法，所述步骤A1包括：A11、对所述患者的肾脏及其相关组织的医学图像数据进行高斯平滑处理；A12、对进行所述高斯平滑处理后的医学图像进行所述动态区域生长算法处理，在所述高斯平滑处理后的医学图像中输入一个种子点，设置适配的阈值变化范围，获得目标区域内部的点集；A13、将所述动态区域生长算法的结果作为初始输入数据，采用主动轮廓模型的水平集算法对所述医学图像进行肾脏，肾肿瘤或肾盏肾盂的分割；所述步骤C3包括：C31、将切分后的各段动脉血管的标记值分别投影在所述肾脏上，使所述肾脏上对应体素的灰度值与每一段动脉血管的标记值相同；C32、在所述肾脏及其肾脏组织上以一个像素为半径与所标记的邻域的体素的灰度值设置为与所标记的值相同，直到所述肾脏上的所有的体素都获得标记，以对所述肾脏进行分段。根据所述的肾脏分段的方法，所述步骤E包括：E1、将分段后的各个所述肾段进行三维重建，所述三维重建后将显示每个肾段，肾段与血管的空间位置关系，肾肿瘤所在的肾段；E2、通过体积测量，获得所述肾脏的体积、各所述肾段的体积，以及各肾段所占的体积比相关参数信息；E3、在所述肾肿瘤边缘向外膨胀预定距离的方式获得所述肾肿瘤的受累范围，以此区域规划切除的范围；E4、根据所述肾肿瘤与各肾段，动脉血管，输尿管和肾盏肾盂组织的相对距离，确定所述肿瘤的切除范围，规划手术的入路，进行虚拟手术方案的设计和规划。为了实现本专利技术的另一专利技术目的，本专利技术一种基于医学图像的肾脏分段的系统，包括：第一分割重建模块，用于将患者的肾脏及其相关组织的医学图像进行图像分割和三维重建，获得所述肾脏及其相关组织的三维模型；配准模块，用于根据所述肾脏及其相关组织的三维模型中的血管以及所述三维模型中的点在横断面中的位置关系进行图像配准；分段模块，用于根据所述图像配准后的动脉血管的供血范围对所述肾脏进行分段。根据所述的肾脏分段的系统，所述系统还包括：导入模块，用于导入所述患者的数据信息；所述数据信息包括所述患者的身份信息和/或所述患者的肾脏及其相关组织的医学图像信息；虚拟手术规划模块，用于将分段后获得的所述肾脏各个肾段进行三维重建，并且根据三维重建后的三维模型进行虚拟手术规划。根据所述的肾脏分段的系统，所述第一分割重建模块包括：第一分割子模块，用于将所述患者的肾脏及其相关组织的医学图像依次采用高斯平滑、动态区域生长以及主动轮廓模型的水平集算法进行处理，以将所述医学图像中的肾脏，肾肿瘤或肾盏肾盂进行分割；第二分割子模块，用于将所述患者的肾脏及其相关组织的医学图像依次采用HESSIAN矩阵脉管增强算法以及区域生长算法进行处理，以将所述医学图像中的肾动脉，肾静脉，输尿管进行分割；第一重建子模块，用于对于分割后获得的所述肾脏，肾肿瘤或肾盏肾盂，以及肾动脉，肾静脉，输尿管，采用移动立方体三维重建计算，获得分割后的所述肾脏，肾肿瘤或肾盏肾盂，以及肾动脉，肾静脉，输尿管的三维模型；所述分段模块包括：切分子模块，用于在第一重建子模块重建获得的所述三维模型中在动脉血管上对肾段的各段供血区域进行切分，分别获得所述肾脏上前段、下前段、上段、下段以及后段的供血动脉血管段；标记子模块，用于分别对切分后的各段所述肾脏的动脉血管赋予不同的标记值；分段子模块，用于采用最近邻域原则的方法对所述肾脏进行分段。根据所述的肾脏分段的系统，所述第一分割子模块包括：高斯平滑处理单元，用于对所述患者的肾脏及其相关组织的医学图像数据进行高斯平滑处理；动态区域生长算法计算单元，用于对进行所述高斯平滑处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于医学图像的肾脏分段的方法，其特征在于，包括：A、将患者的肾脏及其相关组织的医学图像进行图像分割和三维重建，获得所述肾脏及其相关组织的三维模型；B、根据所述肾脏及其相关组织的三维模型中的血管以及所述三维模型中的点在横断面中的位置关系进行图像配准；C、根据所述图像配准后的动脉血管的供血范围对所述肾脏进行分段。

【技术特征摘要】
1.一种基于医学图像的肾脏分段的方法，其特征在于，包括：A、将患者的肾脏及其相关组织的医学图像进行图像分割和三维重建，获得所述肾脏及其相关组织的三维模型；B、根据所述肾脏及其相关组织的三维模型中的血管以及所述三维模型中的点在横断面中的位置关系进行图像配准；C、根据所述图像配准后的动脉血管的供血范围对所述肾脏进行分段。2.根据权利要求1所述的肾脏分段的方法，其特征在于，所述方法在所述步骤A之前还包括：D、导入所述患者的数据信息；所述数据信息包括所述患者的身份信息和/或所述患者的肾脏及其相关组织的医学图像信息；以及在所述步骤C之后还包括：E、将分段后获得的所述肾脏各个肾段进行三维重建，并且根据三维重建后的三维模型进行虚拟手术规划。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括：A1、将所述患者的肾脏及其相关组织的医学图像依次采用高斯平滑、动态区域生长以及主动轮廓模型的水平集算法进行处理，以将所述医学图像中的肾脏，肾肿瘤或肾盏肾盂进行分割；A2、将所述患者的肾脏及其相关组织的医学图像依次采用HESSIAN矩阵脉管增强算法以及区域生长算法进行处理，以将所述医学图像中的肾动脉，肾静脉，输尿管进行分割；A3、对于分割后获得的所述肾脏，肾肿瘤或肾盏肾盂，以及肾动脉，肾静脉，输尿管，采用移动立方体三维重建计算，获得分割后的所述肾脏，肾肿瘤或肾盏肾盂，以及肾动脉，肾静脉，输尿管的三维模型；所述步骤C包括：C1、在所述步骤A3获得的所述三维模型中在动脉血管上对肾段的各段供血区域进行切分，分别获得所述肾脏上前段、下前段、上段、下段以及后段的供血动脉血管段；C2、分别对切分后的各段所述肾脏的动脉血管赋予不同的标记值；C3、采用最近邻域原则的方法对所述肾脏进行分段。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤A1包括：A11、对所述患者的肾脏及其相关组织的医学图像数据进行高斯平滑处理；A12、对进行所述高斯平滑处理后的医学图像进行所述动态区域生长算法处理，在所述高斯平滑处理后的医学图像中输入一个种子点，设置适配的阈值变化范围，获得目标区域内部的点集；A13、将所述动态区域生长算法的结果作为初始输入数据，采用主动轮廓模型的水平集算法对所述医学图像进行肾脏，肾肿瘤或肾盏肾盂的分割；所述步骤C3包括：C31、将切分后的各段动脉血管的标记值分别投影在所述肾脏上，使所述肾脏上对应体素的灰度值与每一段动脉血管的标记值相同；C32、在所述肾脏上以一个像素为半径与所标记的邻域的体素的灰度值设置为与所标记的值相同，直到所述肾脏上的所有的体素都获得标记，以对所述肾脏进行分段。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤E包括：E1、将分段后的各个所述肾段进行三维重建，所述三维重建后将显示每个肾段，肾段与血管的空间位置关系，肾肿瘤所在的肾段；E2、通过体积测量，获得所述肾脏的体积、各所述肾段的体积，以及各肾段所占的体积比相关参数信息；E3、在所述肾肿瘤边缘向外膨胀预定距离的方式获得所述肾肿瘤的受累范围，以此区域规划切除的范围；E4、根据所述肾肿瘤与各肾段，动脉血管，输尿管和肾盏肾盂组织的相对距离，确定所述肿瘤的切除范围，规划手术的入路，进行虚拟手术方案的设计和规划。6.一种基于医学图像的肾脏分段的系统，其特征在于，包括：第一分割重建模块，用于将患者的肾脏及其相关组织的医学图像进行图像分割...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭李云，伍亚军，
申请(专利权)人：深圳市旭东数字医学影像技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44