[发明专利]基于CT值和自动提取呼吸状态的方法

说明书

本发明公开了一种基于CT值和自动提取呼吸状态的方法，该方法包括下述步骤：(1)读取肺部4D‑CT图像；(2)在所读取的4D‑CT图像的第一个呼吸相位的3D‑CT图像中选择一个包含有较多横膈膜组织或运动幅度较大的组织的切片图像；(3)设置感兴趣矩形区域的宽、高和搜索步长的值；(4)在所选的切片图像中自动搜索计算CT值和的最佳感兴趣矩形区域；(5)计算4D‑CT图像所有呼吸相位中与所选切片图像序号相同的切片层图像的对应最佳感兴趣矩形区域CT值和；(6)将每个呼吸相位的最佳感兴趣矩形区域的CT值和按时间顺序排列，得到呼吸曲线。该方法使用简单，自动化程度高，检测准确，且无需借助任何外部检测设备，有效降低了呼吸信号检测的成本。

技术领域

本发明涉及医学图像处理技术领域，具体是指一种基于CT值和自动提取呼吸状态的方法。

背景技术

电子计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)技术是常用的医学成像手段。CT成像时，基于人体不同组织对X射线的吸收程度不同，生成可反映组织结构信息的CT图像。在CT图像中，通过CT值来表示X射线穿过组织被吸收后的衰减值，组织的密度越大，CT值就越高。四维CT(4D-CT)在传统CT的基础上加入了时间轴，把人体呼吸运动带来的影响考虑在三维重建的过程中，有利于减少呼吸运动引起的伪影，能够提升病灶确定的准确性。可见，此时呼吸状态的检测至关重要。

为检测出4D-CT成像过程中三维CT(3D-CT)图像相应呼吸相位的呼吸状态，目前常用的方法是将外部检测装置与CT机进行数据通信。如名称为“确定标记物位置和患者呼吸曲线的方法及装置”(公开号为CN201210059897)的专利文献公开了一种实时呼吸运动曲线测量解决方案，采用跟踪放置在患者胸部上的外部标记物的运动的方法来辅助检测患者的呼吸运动以确定呼吸曲线。又如名称为“一种新的构建序列影像与呼吸信号对应关系的方法”(公开号为CN201410675421)的专利文献公开了一种采用视觉技术获取呼吸信号的办法，采用两个或两个以上的相机搭建的立体视觉测量系统，对放置在患者胸腹部的红外标记物进行实时三维定位以获得体表运动幅度曲线，从而确定呼吸曲线。

但是，上述获得呼吸状态的方法均有以下不足：

(1)需要外部检测装置，增加了成本；

(2)需要繁琐的步骤检测标记物的位置，耗时长且增加了工作量；

(3)要求外部设备与CT机的数据通信高度实时同步，当二者不同步时将导致呼吸状态获取失败。

名称为“D4D-CT成像方法、设备和系统”(公开号为CN201110358351)的专利公开了一种在采集的患者肺部区域的CT切片上确定肺部放缩值，并根据肺部放缩值生成呼吸曲线的方法。该方法虽然解决了前述方法中需要外部检测装置的问题，但当肺部放缩比例不够大时，所生成呼吸曲线的精准度仍然不够高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种基于CT值和自动提取呼吸状态的方法，在无需外部检测装置的情况下，利用CT机采集的肺部4D-CT图像生成能够精准反映呼吸运动的呼吸曲线。其中，CT值和是指某个选择的感兴趣矩形区域内所有体素的CT值相加得到的和值。

本发明提出的一种基于CT值和自动提取呼吸状态的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)读取肺部4D-CT图像I，该图像由n个呼吸相位的3D-CT图像组成，第t个呼吸相位的3D-CT图像记作I_t，t＝1,2,...,n；

(2)在所读取的4D-CT图像的第一个呼吸相位的3D-CT图像I₁的所有切片图像中选择一个包含有较多横膈膜组织或运动幅度较大的组织的切片图像I₁(s)，其中s为选择的切片图像的序号；

(3)设置感兴趣矩形区域的宽w、高h和搜索步长k的值；