[发明专利]一种对脑图谱进行分割与标注的方法及手术导航系统

说明书

本发明实施例公开一种对脑图谱进行分割与标注的方法及装置，该方法包括：获取待处理的医学影像，对所述医学影像进行预处理得到去噪图像Isubgt;0/subgt;；将所述去噪图像Isubgt;0/subgt;与标准脑图像Isubgt;s/subgt;配准，得到配准关系T,获得所述去噪图像Isubgt;0/subgt;在标准脑空间下的图像Isubgt;1/subgt;，Isubgt;1/subgt;＝T(Isubgt;0/subgt;)；基于多图谱和马尔可夫场对所述图像Isubgt;1/subgt;进行分割，并对点x标注标签xsubgt;s/subgt;；对经标注图像进行逆配准，将经标注图像转回原图像空间。

技术领域

本发明涉及医学图像处理领域，具体而言，涉及一种对脑图谱进行分割与标注的方法及手术导航系统。

背景技术

大脑是人类的重要器官，脑部的疾病对于病人日常生活的影响十分显著。尽可能早的根据病人的行为来推测脑部何处可能有问题，以及在出现问题后评估手术可能的风险对于疾病的预防与诊治有重要意义。

脑图谱的划分可以为临床医生判断病人大脑病灶位于何处提供基础数据，以及方便评估通过手术消除病灶的可能性和副作用。使用脑图谱对大脑进行划分后，有助于后续的临床操作，例如：神经外科手术的导航；脑胶质瘤等病灶的精确评估切除；更好的保护功能脑区等。

目前临床上进行脑区分割辅助判断时往往使用影像预处理、配准及形态学处理来完成，其代表技术为Freesurfer。但Freesurfer存在以下局限性：流程冗余，表面重建等操作在实际应用中并不是必要的，这导致其运行时间较长，例如，采用Freesurfer在单台计算机上分割一例脑影像通常需要若干小时，这抑制了其在临床的推广应用；另外临床采集图像包含噪声，但其并未针对噪声进行处理。

发明内容

本申请提供了一种对脑图谱进行分割与标注的方法，其包括以下步骤：

S1，获取待处理的医学影像，对所述医学影像进行预处理得到去噪图像I₀；

S2，将所述去噪图像I₀与标准脑图像I_S配准，得到配准关系T,获得所述噪图像I₀在标准脑空间下的图像I₁，I₁＝T(I₀)，对于所述配准关系T，使用GPU通过以下公式计算互信息(C_sim)达到极值时获得：

Ω₀指的是像素点x的所有取值范围，I(x)表示图像I中像素点x处的灰度值；

S3，基于多图谱和马尔可夫场对所述图像I₁进行分割，并对像素点x标注标签x_s，所述标签x_s类型的序号s的最大值等于所述多图谱的脑区数量，

其中：P(x|s)＝αp₁(x_s)+βp₂(x_s)+γp₃(x_s)，

P(x|s)表示标签序号为s的像素点x的似然估计，p₁代表平均图谱，p₂代表平均曲率图谱，p₃代表平均灰度图谱，α，β，γ为归一化常数，Z为归一化常数，U(s)为吉布斯采样时的势能函数；

S4，对经标注图像进行逆配准，将经标注图像转回原图像空间。

医学影像信息包括脑部的影响数据，例如T1核磁共振影像；