[发明专利]基于局部特征的肝静脉门静脉分离方法及装置

说明书

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。

技术领域

本发明涉及医学图像处理的技术领域，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。

背景技术

近年来，CT血管造影(CTA，CT Angiography)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，出现环路。直接对分割结果进行处理，很难得到理想的结果，本文选择在血管中心线上进行分析，因为血管中心线能够更好地反应血管的拓扑结构。那么血管分离的任务就是正确分类血管枝，即判断血管枝的标签，是属于肝静脉还是属于门静脉。

传统的基于图的方法，如图割的方法，虽然在其他方面表现突出，但是并不适用于肝静脉和门静脉的分离任务，因为并没有考虑到血流方向，无法得到正确的肝静脉和门静脉分离结果。现有的分离方法还有基于局部外观，如角度，连通性和半径等因素来进行肝静脉和门静脉的分离。基于血管中心线的分离方法都是采用自上到下的方法进行的，即从根扩展到各个分支或是从各个分支追溯到各个根，例如(200)则是选定一个根节点，通过判断枝上离根节点最远的点并辅以半径约束，从根节点扩展到各个分支达到分离的目的，但是其在判断的时候主要以点距离根节点的距离和分支的平均半径作为约束条件来进行分离，同样没有考虑到血管的流向即血管枝的角度。还有人提出了基于分支结构的分离方法(Nonising Model)，在得到血管中心线之后，将中心线转换成分支结构，为每个分支根据局部特征分配权重，通过递归地查找肝静脉根节点与门静脉根节点之间的最短路径并移除路径上权重最小的枝来达到去除相连区域的目的。与上面方法不同，其比较全面地考虑到了局部特征并且考虑到了血流方向的影响。但是对于断开点处，并未考虑其后续的连接问题，可能会导致分支不够全面。

除了这些的方法之外，还有采用非迭代方法来解决分离问题的方法，如王等人提出了一种简单但有效的算法，他们使用图像的强度信息来评估肝静脉和门静脉之间的连接路径从而达到分离的目的，但是该方法无法应对复杂的分离情况。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种基于局部特征的肝静脉门静脉分离方法，其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。

本发明的技术方案是：这种基于局部特征的肝静脉门静脉分离方法，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。