超声颈动脉斑块自动分割方法

摘要

本发明属于计算机技术与医学图像的交叉领域，具体涉及到一种超声图像中颈动脉血管横断面方向上斑块的分割方法。具体步骤包括：选取当前帧图像；分割得到血管内、外膜轮廓；提取斑块分割感兴趣区域；检测初始斑块外边界：包括在感兴趣区域转换得到的极坐标图像上对每列位于内外膜轮廓间的像素点灰度值进行曲线拟合、检测具有灰度极小值且离外膜轮廓最近的像素点作为初始斑块外边界点；水平集演化得到斑块最终外边界；将最终外边界与内膜轮廓间区域作为斑块区域。本发明提供的超声图像中颈动脉斑块分割方法能够精确分割出斑块；较大幅度减少医生的工作量；基于本方法的分割结果计算得到的斑块体积、面积指标能辅助医生分析病变程度及治疗效果。

主权项

超声颈动脉斑块自动分割方法，包括以下步骤： (1)从颈动脉三维超声体数据提取当前帧图像； (2)对当前帧图像分割得到内、外膜轮廓； (3)从当前帧图像提取包含内、外膜轮廓的斑块感兴趣区域ROI，斑块感兴趣区域ROI的中心点与内膜轮廓的中心点相同； (4)在斑块感兴趣区域ROI检测初始斑块外轮廓线C⁰： (4.1)以斑块感兴趣区域ROI的中心点为原点，将斑块感兴趣区域ROI从直角坐标系转换到极坐标系； (4.2)对极坐标系下的斑块感兴趣区域ROI中每列上位于内外膜间的像素点灰度值进行曲线拟合，并在拟合得到的曲线上检测极小值，从极小值对应的像素点中选取离外膜轮廓最近的像素点； (4.3)将步骤(4.2)选取的离外膜轮廓最近的像素点从极坐标系转换到直角坐标系，并连线形成初始斑块外轮廓线C⁰； (5)依据初始斑块外轮廓线C⁰进行水平集演化得到斑块区域： (5.1)初始化迭代次数z＝1以及符号距离函数 outside(C⁰)表示斑块感兴趣区域ROI中初始斑块外边界以外的像素区域，x为斑块感兴趣区域ROI的像素点，||  ||为求欧式距离； (5.2)计算φ^z(x)： 其中， 半径为r_L的圆形邻域为斑块感兴趣区域ROI的像素点，2≤r_L≤20；λ_s、λ_l、λ_g、λ_d分别为限制曲线长度能量、局部Chan‑Vese能量、Gabor滤波器能量、距离限制能量的权重； I()为像素灰度； Ω为斑块感兴趣区域ROI； N为Gabor滤波器的个数； 为斑块感兴趣区域ROI经过第i个Gabor滤波器滤波后的输出；为位于内外膜之间且位于上一次迭代演化轮廓C^z‑1内部的像素点经过第i个Gabor滤波得到的响应均值；为位于内外膜之间且位于上一次迭代演化轮廓C^z‑1外部的像素点经过第i个Gabor滤波得到的响应均值；msd为外膜轮廓C_MAB和内膜轮廓C_LIB之间的欧式距离，d为内外膜轮廓间的最小距离，F为扩张力与距离的比例因子，0＜F≤1；(5.3)计算本次迭代演化轮廓C^z＝{x|φ^z(x)＝0}； (5.4)若本次迭代演化轮廓C^z与前一次迭代得到的演化轮廓C^z‑1相同或者z达到迭代次数上限，则本次迭代得到的演化轮廓即为最终斑块演化轮廓C_plaque，进入步骤(5.5)；否则，z＝z+1，返回步骤(5.2)； (5.5)最终斑块演化轮廓C_plaque与内膜轮廓C_LIB之间的区域即为斑块区域。