本申请公开了一种基于医学影像的物理模型构建方法及装置，包括：先基于目标医学影像的体素数量及体素强度值，对目标医学影像进行分割，获取各个三维体素模型以及对应的类别；再基于各个三维体素模型的对应类别，获取各个三维体素模型对应的物理性质参数，进而基于各个三维体素模型及各个三维体素模型对应的物理性质参数，建立目标医学影像对应的仿真的物理模型，解决了现有技术均采用统一的模板对生物软组织进行建模，无法真实反映患者的实际物理性质的问题，通过精细化的分析与分类，自动的构建一套个性化的物理模型，且该物理模型在物理性能上与真实人体具有高度一致性。物理性能上与真实人体具有高度一致性。物理性能上与真实人体具有高度一致性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于医学影像的物理模型构建方法及装置
[0001]本申请涉及医学影像领域
，具体涉及一种基于医学影像的物理模型构建方法及装置。
技术介绍
[0002]随着计算机科学与技术的快速发展，医学仿真已经从单一的视觉仿真逐渐向物理仿真和生理仿真发展。以虚拟手术仿真为代表的基于物理的医学仿真的基础问题是生物软组织仿真建模，其主要任务是生物软组织的几何建模以及物理建模等。
[0003]对于生物软组织仿真建模，如今国内外已经对其进行了大量研究，主要提出了以下几种较为有效的方法：质点弹簧算法、有限元法、中心线描述法以及锁甲形变法。现有的建模方法都存在一定的局限性，如质点弹簧算法、中心线描述法以及锁甲形变法相对简单，难以反映生物软组织的真实变化，而有限元法较为复杂，运算量极大，需要大量的内存来进行演算，计算速度慢，难以实时预测形变。
[0004]以上大部分方法均采用统一的模板对生物软组织进行建模，无法真实反映患者的实际物理性质。
技术实现思路
[0005]本申请提供了一种基于医学影像的物理模型构建方法及装置，解决了由于现有技术大部分方法均采用统一的模板对生物软组织进行建模，无法真实反映患者的实际物理性质的技术问题。
[0006]一方面，提供了一种基于医学影像的物理模型构建方法，所述方法包括：
[0007]获取目标医学影像；
[0008]基于所述目标医学影像的体素数量及体素强度值，对所述目标医学影像进行分割，获取各个三维体素模型；
[0009]针对每个三维体素模型，基于所述三维体素模型中的体素强度平均值及体素强度标准差，获得所述三维体素模型的类别；
[0010]基于所述各个三维体素模型的对应类别，获取所述各个三维体素模型对应的物理性质参数；
[0011]基于所述各个三维体素模型及所述各个三维体素模型的物理性质参数，建立所述目标医学影像对应的物理模型。
[0012]又一方面，提供了一种基于医学影像的物理模型构建装置，所述装置包括：
[0013]目标医学影像获取模块，用于获取目标医学影像；
[0014]三维体素模型获取模块，用于基于所述目标医学影像的体素数量及体素强度值，对所述目标医学影像进行分割，获取各个三维体素模型；
[0015]类别获取模块，用于针对每个三维体素模型，基于所述三维体素模型中的体素强度平均值及体素强度标准差，获得所述三维体素模型的类别；
[0016]物理性质参数获取模块，用于基于所述各个三维体素模型的对应类别，获取所述各个三维体素模型对应的物理性质参数；
[0017]物理模型建立模块，用于基于所述各个三维体素模型及所述各个三维体素模型的物理性质参数，建立所述目标医学影像对应的物理模型。
[0018]在一种可能的实施方式中，所述物理性质参数包括：密度、弹性、粘性、表面摩擦力及破坏阈值。
[0019]在一种可能的实施方式中，所述三维体素模型获取模块，还用于：
[0020]获取所述目标医学影像的体素强度值，并统计所述体素强度值的标准化直方图；
[0021]将所述标准化直方图等间距划分成多个一级分段；
[0022]获取每个所述一级分段的体素数量，并基于所述体素数量，将所述一级分段划分成多个二级分段；
[0023]根据所述多个二级分段的阈值范围，对所述目标医学影像进行阈值分割，以获得阈值分割结果；
[0024]对阈值分割结果中的各个连通域进行膨胀，并根据膨胀后的各个所述连通域获取各个三维体素模型。
[0025]在一种可能的实施方式中，所述三维体素模型获取模块，还用于：
[0026]获取所述目标医学影像中各个组织器官的种子点集；
[0027]获取所述种子点集的空间划分范围，并统计所述空间划分范围内的各个点对应的体素强度平均值及体素强度标准差；
[0028]基于所述各个点对应的体素强度平均值及体素强度标准差，在目标体素强度分布范围内，对所述目标医学影像进行区域增长分割；
[0029]根据区域增长分割结果获取各个三维体素模型。
[0030]在一种可能的实施方式中，所述物理模型建立模块，包括：
[0031]表面模型获取子模块，用于针对每个所述三维体素模型，基于所述三维体素模型的体素强度值分布，对所述各个三维体素模型进行表面重建，获取表面模型；
[0032]物理模型建立子模块，用于根据所述表面模型、所述各个三维体素模型及所述各个三维体素模型的物理性质参数，建立所述目标医学影像对应的物理模型。
[0033]在一种可能的实施方式中，所述表面模型获取子模块，包括：
[0034]子区域划分单元，用于针对每个所述三维体素模型，基于所述三维体素模型的体素强度值分布，将所述三维体素模型划分为各个子区域；
[0035]表面模型获取单元，用于根据所述各个子区域，对所述各个三维体素模型进行表面重建，获取表面模型。
[0036]在一种可能的实施方式中，所述子区域划分单元，包括：
[0037]统计所述三维体素模型内部的体素强度值分布、体素强度平均值及体素强度标准差；
[0038]基于统计结果，在目标体素强度分布范围内，对所述三维体素模型的体素强度值分布进行平均分段；
[0039]基于平均分段结果的上下界，对所述三维体素模型内部进行多分段的阈值分割，获取三维体素模型内部的多个子区域。
[0040]在一种可能的实施方式中，所述表面模型获取子模块，还用于：
[0041]以相邻子区域的边界为起始点进行分割，将所有子区域间的空间分配至不同的子区域，以使各个所述子区域的并集等于三维体素模型。
[0042]再一方面，提供了一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现如上述的一种基于医学影像的物理模型构建方法。
[0043]又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现如上述的一种基于医学影像的物理模型构建方法。
[0044]本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0045]先基于目标医学影像的体素数量及体素强度值，对目标医学影像进行分割，获取各个三维体素模型以及对应的类别；再基于各个三维体素模型的对应类别，获取各个三维体素模型对应的物理性质参数，进而基于各个三维体素模型及各个三维体素模型对应的物理性质参数，建立目标医学影像对应的仿真的物理模型，本申请通过精细化的分析与分类，自动的构建一套个性化的物理模型，且该物理模型在物理性能上与真实人体具有高度一致性。
附图说明
[0046]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于医学影像的物理模型构建方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标医学影像；基于所述目标医学影像的体素数量及体素强度值，对所述目标医学影像进行分割，获取各个三维体素模型；针对每个三维体素模型，基于所述三维体素模型中的体素强度平均值及体素强度标准差，获得所述三维体素模型的类别；基于所述各个三维体素模型的对应类别，获取所述各个三维体素模型对应的物理性质参数；基于所述各个三维体素模型及所述各个三维体素模型的物理性质参数，建立所述目标医学影像对应的物理模型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物理性质参数包括：密度、弹性、粘性、表面摩擦力及破坏阈值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标医学影像的体素数量及体素强度值，对所述目标医学影像进行分割，获取各个三维体素模型，包括：获取所述目标医学影像的体素强度值，并统计所述体素强度值的标准化直方图；将所述标准化直方图等间距划分成多个一级分段；获取每个所述一级分段的体素数量，并基于所述体素数量，将所述一级分段划分成多个二级分段；根据所述多个二级分段的阈值范围，对所述目标医学影像进行阈值分割，以获得阈值分割结果；对阈值分割结果中的各个连通域进行膨胀，并根据膨胀后的各个所述连通域获取各个三维体素模型。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标医学影像的体素数量及体素强度值，对所述目标医学影像进行分割，获取各个三维体素模型，包括：获取所述目标医学影像中各个组织器官的种子点集；获取所述种子点集的空间划分范围，并统计所述空间划分范围内的各个点对应的体素强度平均值及体素强度标准差；基于所述各个点对应的体素强度平均值及体素强度标准差，在目标体素强度分布范围内，对所述目标医学影像进行区域增长分割；根据区域增长分割结果获取各个三维体素模型。5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述各个三维体素模型及所述各个三维体素模型的物理性质参数，建立所述目标医学影像对应的物理模型，包括：针对每个所述三维体素模型，基于所述三维体素模型的体素强度值分布，对所述各个三维体素模型进行表面重建，获取表面模型；根据所述表面模型、所述各个三维体素模型及所述各个三维...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴亚康，耿辰，靳勇，孙兴伟，戴斌，周志勇，
申请(专利权)人：苏州大学附属第二医院，
类型：发明
国别省市：
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