[发明专利]一种肿瘤压迫下听神经分割的方法

权利要求书

1.一种肿瘤压迫下听神经分割的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：划分肿瘤区域以及纤维跟踪种子点区域，听神经瘤的三维重建，过程如下：

首先对T1数据或T1增强数据标注肿瘤区域的label及纤维跟踪时的种子点区域，将所画好的label三维重建；

步骤二：腐蚀肿瘤区域，过程如下：

对步骤一所获得的听神经鞘瘤区域进行腐蚀，使其区域边界缩小，并设置成非感兴趣区域ROA；

步骤三：数据预处理及在非感兴趣区域约束下的纤维跟踪，过程如下：

对DTI数据进行去噪校正处理，在步骤一划定的纤维跟踪种子点区域及步骤二的ROA约束下进行纤维跟踪，根据肿瘤的大小不同将设置不同的角度阈值确保纤维的完整性，并且在跟踪时将跟踪出的纤维限制在肿瘤表面区域；

步骤四：筛选听神经，过程如下：

标注感兴趣区域ROI，即标注跟踪完的纤维起始点以及终止点，从而筛选出可能为听神经的纤维束，与影像资料及三维重建的听神经鞘瘤对比，剔除假阳性的纤维。

2.如权利要求1所述的一种肿瘤压迫下听神经分割方法，其特征在于，所述的步骤二中，腐蚀肿瘤区域过程为：

步骤一利用T1或T1增强数据经过标注获得精确的肿瘤区域，该步骤利用腐蚀将肿瘤边界缩小2个单位体素；当发生听神经肿瘤时，听神经紧贴听神经肿瘤表面，故腐蚀病灶区域；腐蚀后的病灶区域将设置为非感兴趣区域ROA，纤维跟踪时不会追踪至此区域，而是围绕该区域进行追踪；腐蚀将遍历肿瘤区域所有体素，利用体素六领域腐蚀原理，某一体素存在领域体素不属于肿瘤区域，则该体素被最小化。

3.如权利要求1或2所述的一种肿瘤压迫下听神经分割方法，其特征在于，所述的步骤三中，数据预处理及在非感兴趣区域约束下的纤维跟踪包含以下步骤：

3.1数据预处理

从医院获得的数据质量参差不齐，为避免对之后纤维跟踪的效果产生影响，需要对DTI数据进行去噪校正处理；MRI的噪声是随空间变化的，因此去噪处理将在每个体素周围的patch中进行，并且选择合适的空间域核大小从而减小处理时间；对涡流效应引起的数据变形和扭曲进行矫正；

3.2方向估计模型

在大脑白质纤维中平行于纤维的水分子阻力小于垂直于纤维的阻力，故水分子在与纤维平行的方向上扩散较快，所以显示出极为显著的各向异性，利用约束球面反卷积(CSD)估计每个体素内纤维方向分布函数，生成FOD模型；

3.3纤维跟踪

该步骤将以内听道和脑干区域作为纤维跟踪的种子点区域进行纤维追踪，听神经纤维束中每根纤维追踪方向取决于每个体素内张量的主特征方向，当追踪达到停止条件，将退回此根纤维追踪的上一个单位，并拟合新的跟踪方向进行跟踪，从而避免出现纤维穿过肿瘤的情况发生；并且将根据肿瘤大小的不同，将设置纤维追踪不同的角度阈值，避免出现大肿瘤压迫导致纤维曲度太大从而停止跟踪的情况；

纤维跟踪停止条件：

其中纤维追踪停止条件为当纤维追踪达到步骤二腐蚀后的肿瘤区域ROA的体素，根据解剖先验知识，听神经鞘瘤大部分为良性肿瘤，在病灶处听神经将贴着肿瘤外壁而不会穿过肿瘤区域，因为希望尽可能地跟踪出紧贴着肿瘤外壁的神经组织，故在步骤二设置非感兴趣区域ROA时进行腐蚀肿瘤区域的操作，并将纤维追踪的停止条件设置为腐蚀后的肿瘤区域；

纤维跟踪退回：

当纤维跟踪达到停止条件时，即此时纤维追踪到达的体素A属于腐蚀后的肿瘤区域ROA，则主动进行退回，退回所达到的体素是与体素A有联系的肿瘤区域以外的体素，设存在某一体素B，若该B体素内存在不仅一个特征方向，则进行下一步跟踪方向优化；

纤维跟踪方向优化：

当纤维跟踪退回至体素B，若体素B中FOD模型仅存在单一特征方向α则纤维跟踪在体素B停止，退回跟踪至体素B的上一级体素，设为体素C，若体素B中FOD模型存在除方向α以外的特征方向β，则映射至肿瘤曲面的切面，并与方向α拟合新的跟踪方向δ，跟踪至下一体素；若体素B存在除原错误特征方向外存在多个特征方向，将进行跟踪方向筛选；

方向筛选：

听神经瘤是膨胀性生长的，它的外面有一层包膜，故肿瘤的表面很光滑、具有边界，并且根据听神经物理结构可知，听神经走向在解剖结构上具有很强的一致性，故即使存在肿瘤压迫的情况下，听神经将紧贴着肿瘤边界，若体素B中除了存在特征方向β以外的特征方向，均进行新的特征方向拟合，并进行筛选；

取体素B几何中心O₁(0,0,0)建立正交坐标系并沿特征方向α(x₀,y₀,z₀)延长至肿瘤表面交与点P，取经过点P肿瘤曲面的切面，设该切面法向量为n₁，向量α与向量n₁张成新的二维平面O₁PA，将拟合新的跟踪方向δ映射至平面O₁PA为平面向量δ′(x₁,y₁,z₁)，将肿瘤边界曲面映射至平面O₁PA，为平面曲线根据(公式1)，求得向量α与向量δ′角度θ₁，求曲线C在点P处得切向量n₂(x₂,y₂,z₂)，并根据(公式2)求得切向量n₂与向量α角度θ₂；

arc sin θ₁＝θ₁ (公式3)

arc sin θ₂＝θ₂ (公式4)

(1)若θ₂θ₁，则新拟合的跟踪方向δ满足要求进行跟踪至下一体素；

(2)若θ₂θ₁,则新拟合的跟踪方向δ不满足要求，若继续沿此特征方向进行跟踪将远离肿瘤边界，与解剖先验知识不符；

(3)若方向向量δ′在平面O₁PA上与向量α重叠，则在平面则新拟合的跟踪方向δ不满足要求，若继续跟踪将接触肿瘤边界；

故当体素B中除了存在特征方向β以外的特征方向，经过拟合新的特征方向并筛选，获得较为合理的特征方向进行跟踪。