[发明专利]一种基于流域分析技术的肺叶自动分段方法

说明书

一种基于流域分析技术的肺叶自动分段方法，属于医学图像处理技术领域，用以解决特殊位置肺结节定位困难的问题。本发明的技术要点包括：从肺段动脉根部至各分支末梢提取出中心线，在中心线上各点做等距球形扩张，相邻肺段扩张球接触或扩张球与胸膜、肺裂接触则停止生长，无数扩张球形成了不同的流域范围，从而完成对包含结节的肺组织区域的分段。本发明方法能够在术前无创伤的前提下，以肺段动脉为基础，对包含肺结节的肺叶进行准确分段，从而对肺结节所在位置进行精准定位。本发明可应用于切除肺小结节手术前的精确定位。

技术领域

本发明涉及医学图像处理技术领域，具体涉及一种基于流域分析技术的肺叶自动分段方法。

背景技术

随着低剂量螺旋CT(low-dose computed tomography，LDCT)扫描检查的普及，愈来愈多的肺部结节被检出。由于存在一定的恶性概率，因此肺部结节的诊断和治疗，已经成为临床医生关注的重点。

随着肺癌早筛的推广，肺癌疾病谱悄然发生着变化，以磨玻璃成分为主型的早期肺癌已成为新的疾病负担。随着JCOG0804临床试验结果的揭晓，我们知道：对于不超过2cm、磨玻璃成分为主(GGO-predominant)的外周型肺结节，在保证足够切缘的情况下(研究定义至少5mm)，亚肺叶切除有接近100％5年无复发生存率，且并发症发生率低、对肺功能影响小，应当推荐首选手术方式。值得注意的是，研究中楔形切除占八成以上，研究并不要求楔形切除术必须做淋巴结活检，除非遇到明显异常的淋巴结。可见对于外周型磨玻璃成分为主小肺癌，楔形切除在保证切缘的前提下一样可以达到100％的五年无复发生存。

然而，楔形切除成功的前提是精准的定位。既往研究中报道了多种外周肺结节定位方法，主要包括CT引导下经皮穿刺定位(Hookwire定位，弹簧圈定位，美蓝、吲哚菁绿等液体材料定位)，电磁导航支气管镜下穿刺定位等。每一肺段支气管及其分支分布的肺组织称为支气管肺段，在肺段内，肺动脉的分支与肺段支气管相伴行，支气管与动脉在三维空间的走向决定着各个肺段位置。因此，实现肺部图像自动分段，对肺结节切除研究具有重要现实意义和应用价值。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提出一种基于流域分析技术的肺叶自动分段方法，用以解决现有的肺结节定位方法对于特殊位置的肺结节定位困难的问题。

一种基于流域分析技术的肺叶自动分段方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤一、获取肺部CT图像数据；

步骤二、在肺部CT图像上分割出包含结节的肺组织区域；

步骤三、对包含结节的肺组织区域进行形态学运算填充肺段动脉，确定包含结节的肺动脉；

步骤四、断开包含结节的肺动脉根部，使其成为一个独立的连通域，并从肺段动脉根部至各分支末梢提取出中心线；

步骤五、按照所述中心线结构，设定分支结构，计算不同分支在肺组织区域内不同支配区域，从而完成对包含结节的肺组织区域的分段。

进一步地，步骤二的具体步骤包括：

步骤二一、首先对CT图像数据统计直方图，得到一个初始分割阈值，在满足初始分割阈值的区域选取种子点，以该种子点为起点，利用3D区域生长提取出肺组织；

步骤二二、然后引入连通域方法来剔除气管，随后判断左右肺是否粘连，如果粘连，则剔除粘连区域，得到两个互不相连的区域；

步骤二三、最后，把两个互不相连的区域分别标记为左肺和右肺组织。

进一步地，步骤四中通过腐蚀肺组织边缘的肺动脉来断开肺动脉的根部。

进一步地，步骤四中采用消去法提取中心线。