基于局部特征的肝静脉门静脉分离方法及装置制造方法及图纸

基于局部特征的肝静脉门静脉分离方法及装置，能够提高分离算法的稳定性并且避免不正确分割结果的影响，而且能够提高分离效果。这种基于局部特征的肝静脉门静脉分离方法，包括：(1)对给定的肝脏血管分割结果获得血管中心线，提取门静脉和肝静脉之间的连通路径，分析得到所有交叉点和分叉点；(2)利用局部特征计算权重获得断开点，达到分离目的；(3)根据血流方向对肝静脉和门静脉相交点进行分支补全，并基于分离的中心线重建出肝静脉和门静脉分割结果，便于后续的效果评估。

【技术实现步骤摘要】
基于局部特征的肝静脉门静脉分离方法及装置
本专利技术涉及医学图像处理的
，尤其涉及一种基于局部特征的肝静脉门静脉分离方法，以及基于局部特征的肝静脉门静脉分离装置。
技术介绍
近年来，CT血管造影(CTA，CTAngiography)已广泛应用于血管可视化，但是由于图像噪声和部分体积效应，在CTA图像和随后的静脉血管分割结果中存在接触的肝脏和门静脉血管。然而对于肝脏手术来说，每个单独的静脉系统的信息都是必须的，所以确定个体门静脉和肝静脉对肝脏手术计划至关重要。而且任何类型的切除都需要剩余足够大部分的肝脏，并且这部分肝脏也一定要包括静脉系统在内的所有血管系统，以供应肝脏。因此，规划必须整合各个3D静脉系统的知识，以确定可以安全地与血液供应断开的肝脏区域，门静脉和肝脏树的识别和分离构成了常用的确定肝脏解剖结构的基础。血管分离看似是一个简单的任务，但在实际上由于两个原因，这是非常具有挑战性的。首先，分割结果通常包含误差和变形从而导致肝静脉和门静脉在分割结果中出现相连的情况；其次就肝脏内部的解剖结构而言，门静脉和肝静脉系统自然地相互交织，出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于局部特征的肝静脉门静脉分离方法，其特征在于：其包括以下步骤：/n(1)对给定的肝脏血管分割结果获得血管中心线，提取门静脉和肝静脉之间的连通路径，分析得到所有交叉点和分叉点；/n(2)利用局部特征计算权重获得断开点，达到分离目的；/n(3)根据血流方向对肝静脉和门静脉相交点进行分支补全，并基于分离的中心线重建出肝静脉和门静脉分割结果，便于后续的效果评估。/n

【技术特征摘要】
1.基于局部特征的肝静脉门静脉分离方法，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)对给定的肝脏血管分割结果获得血管中心线，提取门静脉和肝静脉之间的连通路径，分析得到所有交叉点和分叉点；
(2)利用局部特征计算权重获得断开点，达到分离目的；
(3)根据血流方向对肝静脉和门静脉相交点进行分支补全，并基于分离的中心线重建出肝静脉和门静脉分割结果，便于后续的效果评估。


2.根据权利要求1所述的基于局部特征的肝静脉门静脉分离方法，其特征在于：所述步骤(1)中，对给定的分割结果S，进行骨架化处理提取中心线，提取中心线采用开源的工具库CGAL，其提取的中心线算法是基于mesh收缩所得到的，得到血管中心线后，将血管中心线表示成图G(V，E)，V代表顶点，是中心线上所有点的集合，记为V＝{v1,v2,…,vn}，n代表中心线上点的个数，v1∈R3；E代表边及点之间的连接关系，代表vi与vj相连，Eij＝0代表vi与vj不相连基于血管图G(V，E)，根据点和连接关系，将中心线上的点分为四种：端点，其表示中心线上只有一个点与其相连；普通点，其表示中心线上有两个点与其相连；分叉点，其表示中心线上有三个点与其相连；交叉点，其表示中心线上有四个点与其相连；根据中心线上的点及其连接关系，将中心线用公式(1)来表示：
G＝{b1,…,bn}(1)
其中，j表示血管枝上所包含的点的数量。


3.根据权利要求2所述的基于局部特征的肝静脉门静脉分离方法，其特征在于：所述步骤(1)中，选定门静脉起始点VP和肝静脉两个初始点VH1、VH2；对于中心线上所有的点，分别计算到VP、VH1和VH2的距离，取其中距离最小的点作为中心线上肝静脉和门静脉的点，作为点R，沿血管中心线查找，找到距离点R最近的端点作为门静脉和肝静脉的根节点，记为RP、RH1和RH2，在中心线的拓扑图上将RH1和RH2设置成连接关系，并合并两点，得到肝静脉端点记为RH。


4.根据权利要求3所述的基于局部特征的肝静脉门静脉分离方法，其特征在于：所述步骤(2)中，对于特定的血管连通路径，基于分支半径、血管方向、到根节点之间的距离、在图像中的灰度四个判断依据来进行计算，分别用CR、CA、CD、CI来表示；对于每一个待分析点v来说，其在路径p上均有父枝和子枝，定义每一个待分析的点都有两个枝与其相连，靠近门静脉根节点的枝为父枝，另一个枝为子枝。


5.根据权利要求4所述的基于局部特征的肝静脉门静脉分离方法，其特征在于：所述步骤(2)中分支半径为公式(2)



其中r(f)和r(c)分别代表父枝和子枝的平均半径，半径的计算是通过计算中心线到分割结果的最短距离所得到的，同时在计算平均半径时刨除分叉点的半径；CR值越小，代表父枝和子枝的半径越小，属于不同标签的可能性越大；
所述步骤(2)中血管方向为公式(2)：



其中LSQ(·)代表利用最小二乘法拟合出来的血管枝的方向向量，<·,·>表示父枝和子枝的方向向量做内积运算，Bf和Bc分别代表父枝和子枝上沿待分析点v方向上点的集合，具体表示为公式(4)-(6)：
Bf＝{vf1,vf2,…,vfm}(4)
Bc＝{vc1,vc2,…,vcm}(5)
vf1＝vc1(6)
父枝子枝分别用公式(-)和(-)来表示，分枝集合起始点相同；CA值越大，代表父枝和子枝属于不同标签的可能性越大；
所述步骤(2)中到根节点之间的距离为公式(7)：
CD(v)＝min(d(rp,v),d(rh,v))(7)
其中d(rp,v)和d(rh,v)分别代表待分析点v到门静脉根节点的距离和待分析点到肝静脉根节点的距离；对于每个待分析点，选取d(rp,v)和d(rh,v)中的最小值作为待分析点到根节点的距离；CD值越大，代表父枝和子枝属于不同标签的可能性越大；
所述步骤(2)中在图像中的灰度为公式(8)：



其中I(Bfk)和I(Bck)分别代表父枝和子枝上第k个点的图像强度,I(v)表示父枝和子枝的平均强度；CI值越小，代表父枝和子枝属于不同标签的可能性更大。


6.根据权利要求5所述的基于局部特征的肝静脉门静脉分离方法，其特征在于：所述步骤(2)中，得到这四种判断依据之后...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾丹妮，杨健，宋红，刘宇涵，王涌天，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11