[发明专利]一种基于呼吸相位的胸部或腹部CT图像的回顾性分类方法

摘要

本发明涉及一种基于呼吸相位的胸部或腹部CT图像的回顾性分类方法，该方法的步骤为：测量预设呼吸周期，设置CT扫描的参数；进行电影模式CT扫描获得图像，并给每张图片赋予床位号、层位号和相位号；对每一图片进行阈值分割，获得人体体表轮廓；利用人体体表轮廓的像素点的高度值建立每个相位的轮廓矩阵；累加每个相位的轮廓矩阵中元素的高度值，在每个床位中挑出累加和最大值所对应的一组图片作为一个完整周期的图片阵列；以任一床位为基准床位，对两相位间轮廓矩阵的每一列向量进行三次样条曲线光滑拟合，再计算两相位相邻层位间轮廓高度差分的距离和，挑出距离和最小的图片序号构建分类矩阵；选择呼吸周期差异程度最小的分类矩阵作为回顾性分类结果。

主权项

一种基于呼吸相位的胸部或腹部CT图像的回顾性分类方法，该方法由以下步骤组成：(1)首先对需要进行CT扫描的对象进行呼吸周期的时长标定，以对象的平均呼吸周期为预设呼吸周期，然后根据CT扫描器的转速，设定一个床位CT扫描器转动的转数，使一个床位中探测器所得到的CT图片张数大于探测器在一个预设呼吸周期内获得的CT图片张数，小于探测器在两个预设呼吸周期内获得的CT图片张数；(2)启动CT扫描器对人体的胸部或腹部进行电影模式CT扫描，并将所获得的每一张CT图片按人体进入扫描区的先后顺序给CT图像的每一图片赋予床位号和层位号，按扫描成像的时间顺序给CT图像的每一图片赋予相位号；(3)将CT图像的每一图片进行阈值分割并获取人体体表轮廓曲线；(4)以通过人体轮廓曲线在垂直方向的最低点的水平线为基准，对每一图片自左向右依次竖向逐点扫描，当图片的一列像素点的像素值全为零时记为零，当图片的一列由上而下有一个像素点的像素值不为零时，便记下第一个像素值不为零的像素点的高度值；然后将所记录的数据按自左向右的顺序排列，再以所得到的排列为行，按床位层位号的顺序由上向下排列，得到每一个床位的轮廓矩阵；(5)将每一矩阵中所有元素的高度值累加求和，从一个床位中挑出所求和的最大值所对应的一个相位的一组图片，然后以该组图片为起点将相位号大于该组图片相位号的每一组图片按相位号由小到大排列，得到每一个床位内一个完整呼吸周期的图片阵列；(6)选择任一床位为基准床位，以其完整呼吸周期作为回顾性分类的呼吸周期构建分类矩阵，该矩阵的构建方法是，自被选中的那床位起向上或向下依次以前一床位为基准，逐列从本床位对应的半个完整呼吸周期内的图片阵列中挑出一列相邻层位间轮廓高度的差分的距离和最小的一列图片并按相位号的顺序排列，将所得到图片阵列按床位号的顺序上下排列，分别得到一个与基准床位内一个完整呼吸周期的图片阵列的列数相等的矩阵；其中，所述的相邻层位间轮廓高度的差分的距离和的计算方法如下所述：(6.1)从所述的轮廓矩阵T中挑出每个床的一个完整呼吸周期轮廓矩阵，以所挑出的每一个轮廓矩阵的每列为一个列向量，并对每一列向量中相邻两点进行拟合，建立所挑出的每一个轮廓矩阵的每个列向量中相邻两点间的三次样条函数；(6.2)构建每个列向量中的光滑样条曲线的目标函数，然后对每一目标函数求导，并令其为零，再结合自然边界条件求解出每个三次样条函数的多项式系数，得到每一拟合点的拟合值，然后把每一拟合点的拟合值分别代入所对应的每个床的一个完整呼吸周期轮廓矩阵，得到相应的拟合矩阵；(6.3)累加相邻床位的两拟合矩阵间两相邻层位所有列的二阶前向差分，求出两床位间每两个相位相邻层位间轮廓高度差分的距离和；(7)以所构建的分类矩阵的每一行图片所对应的相位号为一行依次排列，然后删除相位号完全相同的行，得到一个以相位号排列的阵列，再用该阵列的每一列所对应的相位号分别减去第一列所对应的相位号，每一分类矩阵便得到一个第一列相位号为零的相位矩阵；然后用基准床位所对应的那一行的相位号减去相位矩阵中其它床位的每一行的对应相位号，再把所有差值的绝对值累加，所得和除以本相位矩阵的列数，比较所得商的大小，选择所得商最小的相位矩阵对应的分类矩阵为回顾性分类结果。