[发明专利]在断层影像中分割股骨的方法

摘要

本发明提供了一种在断层影像中分割股骨的方法，包括：获取包含髋关节的断层图片；从所述断层图片中提取骨组织区域；标记股骨头与髋臼之间的关节间隙区域；计算所述关节间隙区域的调和场等值线；依据所述调和场等值线分割出股骨头。通过对关节间隙区域进行标记，得到大致的关节间隙区域范围，再对关节间隙区域计算调和场等值线，得到确切的关节间隙区域边界，因而也得到了股骨头的边界，进而对股骨头进行高效、准确的分割，且自动化程度高，对于关节组织磨损评估、髋关节炎的辅助诊断、髋关节置换手术模拟等后续应用有着重要的意义。

主权项

1.一种在断层影像中分割股骨的方法，其特征在于，包括：获取包含髋关节的断层图片；从所述断层图片中提取骨组织区域；标记股骨头与髋臼之间的关节间隙区域；计算所述关节间隙区域的调和场等值线；依据所述调和场等值线分割出股骨头；所述“从所述断层图片中提取骨组织区域”具体为：使用基于直方图的阈值化方法将所述断层图片具有高强度值的最大连通区域提取出来，得到以股骨和髋骨相连通区域为前景、其他区域为背景的二值图；所述断层图片为两张以上，且每张断层图片都具有与其相对应的二值图，所述“标记股骨头与髋臼之间的关节间隙区域”具体为：绘制两个初始的同心圆，其中内、外圆分别位于股骨头及其周围髋臼的边界；从初始同心圆所在层开始，逐层对所述二值图进行识别，得到所有同时存在股骨头和髋臼的断层图片，并标记对应的关节间隙区域；所述“对所述二值图进行识别，得到所有同时存在股骨头和髋臼的断层图片，并标记对应的关节间隙区域”具体为：对当前层二值图M以初始内、外圆作为约束，改变所述初始内、外圆的中心点和半径的得到多组同心圆集；然后依据统计响应函数以及贪婪算法从所述同心圆集中得到与股骨头和髋臼的边界最匹配的两个同心圆，作为当前层关节间隙区域的最终标记；其中，σ为预设参数，F_Φ和T_Φ分别代表所述二值图中区域Φ范围内前景像素和总像素的个数，x为同心圆的圆心，r为同心圆的半径，Ring(x,r‑σ,r)代表同心圆C(x,r‑σ)与C(x,r)之间的环形区域，Ring(x,r,r+σ)代表同心圆C(x,r)与C(x,r+σ)之间的环形区域；所述“计算所述关节间隙区域的调和场等值线”具体为：获取所述断层图片基于方向信息修正的梯度数据；依据公式得到的所述断层图片各像素点所对应的调和场值其中，L是依据各像素点之间的邻接关系和所述修正梯度数据得到的m×m阶的拉普拉斯矩阵，m为所述关节间隙标记区域的像素点个数；其中，n为约束点个数，当且仅当第u个约束点在关节间隙区域像素序号为v时c_u,v＝1，其余情况下为0；当且仅当第u个约束点为内圆形对应像素点时b_u＝1，否则为0；γ为预设系数，其中，1≤u≤n，1≤v≤m；依据所述调和场值得到调和场等值线。