[发明专利]一种三维可视化展示及属性测量的肝脏功能区域诠析方法

摘要

本发明公开了一种三维可视化展示及属性测量的肝脏功能区域诠析方法，该方法首先提取肝脏、肝血管和肝肿瘤。然后通过三维图像细化算法获取肝门静脉的骨架结构，经拓扑点提取与环路修剪后生成有向无环图，用以表示门静脉的拓扑结构，并记录图结点与边的属性信息，即门静脉的几何属性。接下来，根据肝脏Couinaud分类理论，用该有向无环图将肝区分为相应功能分段。最后，生成肝脏诠析报告，以支持医生精准地评估肝脏状态。

主权项

1.一种用于非治疗目的的三维可视化展示及属性测量的肝脏功能区域诠析方法，其特征在于，包括：(1)用计算机提取肝区图像，包括肝脏图像、肝血管图像和肝肿瘤图像三个部分，具体实施过程：(11)首先使用半监督的图像分割方法来分割出肝脏图像，(12)然后在此基础上进一步的采用半监督的图像分割方法分割出肝肿瘤，(13)同时在步骤(11)分割出的肝脏图像中采用Hessian滤波方法增强肝脏图像中的管状结构，进而使用图像分割区域生长法分割出肝血管图像；(2)提取肝门静脉骨架并生成有向无环图，具体实施过程：(21)对步骤(13)获得的肝血管图像中选取出肝门静脉血管图像，对肝门静脉血管图像通过三维图像细化算法获取肝门静脉的骨架拓扑结构，所述肝门静脉的骨架拓扑结构是一种图像拓扑结构，限定为：保留原肝门静脉图像的拓扑特征；位于肝门静脉的中央部分；其结构线要连续不间断并且在三维空间范围上的宽要为1个体素；(22)对步骤(21)获得的肝门静脉的骨架进行拓扑点提取与环路修剪，生成有向无环图；所述有向无环图即为血管树，定义顶点表示血管拓扑点，连接相邻顶点成边，树根为肝门静脉入肝处的顶点，图的方向为肝门静脉血流的方向；同时，由此可计算确定出血管树拓扑点的三维坐标与半径，血管树各分支的实际长度、欧式距离、平均半径、生长角度这些属性信息；所述血管树各分支的实际长度、欧式距离、平均半径、生长角度与所在血管系统计算方法如下：假设血管各分支中的分支e的两个拓扑点坐标是(x1,y1,z1)和(x2,y2,z2)；其中：(x1,y1,z1)和(x2,y2,z2)分别代表血管各分支中的分支e的两个拓扑点的x轴，y轴，z轴的坐标；血管树各分支的实际长度，为对应的骨架长度；欧式距离：血管树各分支的对应血管树边的长度，即分支所在的两个拓扑点的欧式距离平均半径公式为:其中Volume(e)是血管各分支中的分支e的体素数；Length(e)是血管各分支中的分支e的实际长度；π为圆周率；生长角度为血管各分支中的分支e与父边所在分支的角度；所在血管系统即在肝脏内提取门静脉和肝静脉，然后标注归属于相应的血管静脉类别；(3)对肝区进行功能分段：功能分段指的是对肝脏进行Couinaud分类，将步骤(22)获得的血管树进行分级，分级后根据血管树的连通性将肝区分为相应的功能分段；再计算确定出肝脏与肝肿瘤的体积、各功能分段的体积以及所占肝脏区域的比例、各功能分段内肿瘤的体积以及肿瘤所占比例这些属性信息；(4)生成肝脏三维可视化展示以及属性测量诠析报告，能实现肝区的三维可视化展示和属性测量：用基于移动立方体的方法分别对肝脏、肝血管、肝肿瘤和各肝脏功能分段进行重建，三维重建即可视化，表示出在三维空间内的相对位置关系，大小关系，特别是每个肿瘤和分段的供血分支；所述属性测量主要包括：血管树拓扑点的三维坐标与半径，血管树各分支的实际长度、欧式距离、平均半径、生长角度与所在血管系统，肝脏与肝肿瘤的体积、各功能分段的体积以及所占肝脏区域的比例、各功能分段内肿瘤的体积以及肿瘤所占比例。