血管树生成及病变识别方法、装置、设备及可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种血管树生成及病变识别方法、装置、设备及可读存储介质。该方法包括：获取医学影像，所述医学影像包括多个体素；从所述医学影像中分割出多个血管区域，所述血管区域包括：血管及与血管具有相似特征的体素；根据所述多个血管区域之间的邻近关系，建立所述多个血管区域的关联矩阵；分别获取每个所述血管区域的血管段及血管分叉点；根据所述关联矩阵，将各所述血管区域分别包含的所述血管段、所述血管分叉点及其之间的连接关系，构建为所述多个血管区域的血管图；以及基于所述血管图中的多个连通子图，建立对应的多棵血管树。该方法能够对血管影像本身的形态、结构、特征及血管之间的连接关系进行分析，构建出精确的血管树。

【技术实现步骤摘要】
血管树生成及病变识别方法、装置、设备及可读存储介质
本专利技术涉及医疗图像处理及应用
，具体而言，涉及一种血管树生成方法、病变识别方法、病变研判方法、装置、设备及可读存储介质。
技术介绍
在医学影像领域，对于血管影像、结构与形态的计算机自动提取、建模与分析，是实现智能医疗的一个基本问题。例如，在CT(ComputedTomography，电子计算机断层扫描)领域，对输出的医学影像中的血管结构进行有效的信息抽象、提取和运算可以大大提高对相关病变自动识别率。目前，医学影像中对于血管影像的研究主要集中在以下几个方面：一是采用图像处理的方法，将血管结构在原始影像中强化显示，从而达到辅助医护人员进行诊断的目的；二是通过图像和图形学的方法，将血管影像从医学影像中分离并提取出来，为智能诊断算法提供更加有利于识别的输入。针对其中第一个方面，其作用主要在于强化血管影像的显示，但并没有对血管结构进行处理。而针对其中第二个方面，其仅是单纯地提取出血管图像，但并没有对血管本身的形态、结构、特征及血管段之间的连接关系进行分析及建模。在所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本专利技术的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种血管树生成方法、病变识别方法、病变研判方法、装置、设备及可读存储介质。本专利技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本专利技术的实践而习得。根据本专利技术的一方面，提供一种基于医学影像的血管树生成方法，包括：获取医学影像，所述医学影像包括多个体素；从所述医学影像中分割出多个血管区域，所述血管区域包括：血管及与血管具有相似特征的体素；根据所述多个血管区域之间的邻近关系，建立所述多个血管区域的关联矩阵；分别获取每个所述血管区域的血管段及血管分叉点；根据所述关联矩阵，将各所述血管区域分别包含的所述血管段、所述血管分叉点及其之间的连接关系，构建为以所述血管段及所述血管分叉点为节点的血管图；以及基于所述血管图中的多个连通子图，建立对应的多棵血管树；其中，所述血管树中的节点分别为与其对应的所述连通子图包含的所述血管段。根据本专利技术的一实施方式，根据所述多个血管区域之间的邻近关系，建立所述多个血管区域的关联矩阵包括：针对所述医学影像的每一层图像：将所述多个血管区域在该层覆盖的区域作为结点，插入空间索引结构；针对每个所述血管区域，扩展相邻的体素，获得该血管区域的扩展区域；以该血管区域的扩展区域为空间查询条件，在所述空间索引结构中查找与该血管区域交叠的交叠血管区域；根据对每个所述血管区域的扩展次数，对所述关联矩阵中的相应元素赋值；以及获得所述多个血管区域的所述关联矩阵。根据本专利技术的一实施方式，分别获取每个所述血管区域的血管段及血管分叉点包括：针对每个所述血管区域：通过计算分形学，为该血管区域生成相应的多个三维骨架；分别从每个三维骨架中获取出所述血管分叉点，所述血管分叉点为周围有2个或多于2个相邻体素的体素；以及针对每个所述三维骨架：去掉其中的所述血管分叉点，以获得该三维骨架中的多个血管段骨架；分别对所述多个血管段骨架进行区域增长，以获得与所述多个血管段骨架分别对应的多个所述血管段；并分别确定所述多个血管段的属性，所述属性包括：所述血管段的长度、半径、方向、体素集合。根据本专利技术的一实施方式，每棵所述血管树包括主干节点和分支节点；基于所述血管图中的多个连通子图，建立对应的多棵血管树包括：针对每个所述连通子图，选取其中与心脏距离最近、半径最大且只有一个与其相邻的所述血管分叉点的所述血管段为所述血管树的根节点；从所述根节点开始，依次处理该连通子图中的所有节点，包括：针对该节点的每个相邻的血管分叉点：获取该血管分叉点的相邻节点；从所述相邻节点中选取其中之一作为所述主干节点，并标记其他相邻节点为所述分支节点；连接该节点与所述主干节点，构成主干边；连接该节点与所述分支节点，构成分支边。根据本专利技术的一实施方式，分别对所述多个血管段骨架进行区域增长，以获得与所述多个血管段骨架分别对应的多个所述血管段包括：构建所述血管区域的体素关联矩阵A，其中当两个体素相邻时，所述关联矩阵A中的元素为1；当两个体素不相邻时，所述关联矩阵A中的元素为0；构建各血管段的向量b，并其中的点在所述向量b上赋值为对应所述血管段骨架的编号；重复下述步骤，直到所述向量b中所有元素不为0，从而获得所述血管段：1)使gij＝aijbj，其中aij为所述关联矩阵A中的元素，bj为所述向量b中元素；2)使bi’＝max(gi1,gi2,…,gin)；3)如果bj等于0，则使得bj等于bi’。根据本专利技术的一方面，提供一种基于血管树的病变识别方法，包括：基于根据上述任意一种基于医学影像的血管树生成方法所生成的血管树，根据预定义的病变识别规则，进行病变识别。根据本专利技术的一实施方式，所述病变识别规则包括以下规则中的部分或全部：当所述血管树中的节点数目小于预设的节点数目阈值时，确定所述血管树对应的区域存在病变；当所述血管树中的节点与其相邻节点的半径差值均大于预设的第一半径阈值时，确定所述节点对应的区域存在病变；当采用广度优先遍历策略遍历所述血管树的各节点时，确定前后访问的两个节点的半径差值落在预设的半径范围之外的节点对应的区域存在病变；当所述血管树的分支节点的半径大于预设的第二半径阈值时，确定所述分支节点对应的区域存在病变；对于医学影像为左右对称器官的影像，当所述器官左右两边最大的两棵血管树中节点的半径分布曲线的KL距离大于预设的第一距离阈值时，确定所述两棵血管树对应的区域存在病变；对于医学影像为左右非对称器官的影像，当所述血管树中节点的半径分布曲线与标准半径曲线的KL距离大于预设的第二距离阈值时，确定所述血管树对应的区域存在病变。根据本专利技术的一方面，提供一种基于血管树的病变区域研判方法，包括：基于根据上述任意一种基于医学影像的血管树生成方法所生成的血管树，根据预定义的病变研判规则，对待研判区域进行病变研判。根据本专利技术的一实施方式，所述病变研判规则包括以下规则中的部分或全部：当所述待研判区域的半径与所述待研判区域所在的所述血管树的节点的半径的差值大于预设的第一半径阈值时，确定所述待研判区域为病变区域；当所述待研判区域所在的血管树的节点数少于预设的第一节点数目阈值时，确定所述待研判区域为病变区域；当所述待研判区域的半径与所述待研判区域所在的所述血管树的节点的所有相邻节点的半径的差值均大于预设的第二半径阈值时，确定所述待研判区域为病变区域；当所述待研判区域所在的所述血管树的节点的半径大于第三半径阈值，且所述节点的子树的节点小于第二节点数目阈值时，确定所述待研判区域为病变区域。根据本专利技术的一方面，提供一种基于医学影像的血管树生成装置，包括：影像获取模块，用于获取医学影像，所述医学影像包括多个体素；区域分割模块，用于从所述医学影像中分割出多个血管区域，所述血管区域包括：血管及与血管具有相似特征的体素；矩阵建立模块，用于根据所述多个血管区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于医学影像的血管树生成方法，其特征在于，包括：/n获取医学影像，所述医学影像包括多个体素；/n从所述医学影像中分割出多个血管区域，所述血管区域包括：血管及与血管具有相似特征的体素；/n根据所述多个血管区域之间的邻近关系，建立所述多个血管区域的关联矩阵；/n分别获取每个所述血管区域的血管段及血管分叉点；/n根据所述关联矩阵，将各所述血管区域分别包含的所述血管段、所述血管分叉点及其之间的连接关系，构建为以所述血管段及所述血管分叉点为节点的血管图；以及/n基于所述血管图中的多个连通子图，建立对应的多棵血管树；/n其中，所述血管树中的节点分别为与其对应的所述连通子图包含的所述血管段。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于医学影像的血管树生成方法，其特征在于，包括：
获取医学影像，所述医学影像包括多个体素；
从所述医学影像中分割出多个血管区域，所述血管区域包括：血管及与血管具有相似特征的体素；
根据所述多个血管区域之间的邻近关系，建立所述多个血管区域的关联矩阵；
分别获取每个所述血管区域的血管段及血管分叉点；
根据所述关联矩阵，将各所述血管区域分别包含的所述血管段、所述血管分叉点及其之间的连接关系，构建为以所述血管段及所述血管分叉点为节点的血管图；以及
基于所述血管图中的多个连通子图，建立对应的多棵血管树；
其中，所述血管树中的节点分别为与其对应的所述连通子图包含的所述血管段。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述多个血管区域之间的邻近关系，建立所述多个血管区域的关联矩阵包括：
针对所述医学影像的每一层图像：将所述多个血管区域在该层覆盖的区域作为结点，插入空间索引结构；针对每个所述血管区域，扩展相邻的体素，获得该血管区域的扩展区域；以该血管区域的扩展区域为空间查询条件，在所述空间索引结构中查找与该血管区域交叠的交叠血管区域；根据对每个所述血管区域的扩展次数，对所述关联矩阵中的相应元素赋值；以及
获得所述多个血管区域的所述关联矩阵。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别获取每个所述血管区域的血管段及血管分叉点包括：针对每个所述血管区域：
通过计算分形学，为该血管区域生成相应的多个三维骨架；
分别从每个三维骨架中获取出所述血管分叉点，所述血管分叉点为周围有2个或多于2个相邻体素的体素；以及
针对每个所述三维骨架：去掉其中的所述血管分叉点，以获得该三维骨架中的多个血管段骨架；分别对所述多个血管段骨架进行区域增长，以获得与所述多个血管段骨架分别对应的多个所述血管段；并分别确定所述多个血管段的属性，所述属性包括：所述血管段的长度、半径、方向、体素集合。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，分别对所述多个血管段骨架进行区域增长，以获得与所述多个血管段骨架分别对应的多个所述血管段包括：
构建所述血管区域的体素关联矩阵A，其中当两个体素相邻时，所述关联矩阵A中的元素为1；当两个体素不相邻时，所述关联矩阵A中的元素为0；
构建各血管段的向量b，并其中的点在所述向量b上赋值为对应所述血管段骨架的编号；
重复下述步骤，直到所述向量b中所有元素不为0，从而获得所述血管段：
1)使gij＝aijbj，其中aij为所述关联矩阵A中的元素，bj为所述向量b中元素；
2)使bi’＝max(gi1,gi2,…,gin)；
3)如果bj等于0，则使得bj等于bi’。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每棵所述血管树包括主干节点和分支节点；基于所述血管图中的多个连通子图，建立对应的多棵血管树包括：针对每个所述连通子图，选取其中与心脏距离最近、半径最大且只有一个与其相邻的所述血管分叉点的所述血管段为所述血管树的根节点；从所述根节点开始，依次处理该连通子图中的所有节点，包括：
针对该节点的每个相邻的血管分叉点：获取该血管分叉点的相邻节点；从所述相邻节点中选取其中之一作为所述主干节点，并标记其他相邻节点为所述分支节点；连接该节点与所述主干节点，构成主干边；连接该节点与所述分支节点，构成分支边。


6.一种基于血管树的病变识别方法，其特征在于，包括：
基于根据权利要求1-5任一项所述的基于医学影像的血管树生成方法所生成的血管树，根据预定义的病变识别规则，进行病变识别。


7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述病变识别规...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁红霞，赵丽俊，张晓雅，董爱莲，
申请(专利权)人：梁红霞，赵丽俊，张晓雅，董爱莲，
类型：发明
国别省市：北京;11