肝脏血管系统的三维结构化描述方法

摘要

本发明公开了一种肝脏血管系统的三维结构化描述方法，属于医学肝脏划分领域。该方法首先对肝脏图像和肝脏血管图像分别进行分割，再对肝脏血管三维图像进行结构分析，将肝脏血管骨架化处理，对骨架化后的体素点进行标记，并且将标记后的体素点存储至多叉树的数据结构中，并且根据体素点在多叉树中的主从关系区分主支血管和分支血管，最后根据肝脏血管系统中血管之间的关系将肝脏体划分成多个肝段。通过本发明，实现了对肝脏的精确划分，从而为肝脏的精准切除提供指导。

主权项

一种肝脏血管系统的三维结构化描述方法，其特征在于包括以下步骤：A、对肝脏体图像进行分割，获得肝脏三维图像的分割结果；B、对肝脏血管图像进行分割、处理，获得合成的肝脏血管三维图像：B01、采用基于区域增长的阈值分割方法对肝脏血管图像进行分割，提取肝脏血管的信息；B02、采用形态学操作和基于空间的中值滤波操作去除噪音，获得粗分割图像集；B03、采用基于空间连通域的血管树追踪方法对所述粗分割图像集进行三维血管树追踪，获得连通的三维血管树图像集；B04、采用三维形态学膨胀腐蚀操作对所述连通的三维血管树图像集的表面进行平滑处理，获得合成的肝脏血管三维图像；其中所述步骤B02由以下步骤组成：B02‑1、经阈值分割后的肝脏血管图像通过形态学操作消除噪音、去除缺陷，并且通过二维中值滤波处理，消除孤立的噪声点，从而获得图像集合R；B02‑2、所述图像集合R中以三张图像作为一个图像单元Ri，将所述图像集合R表示为R=（R1，R2，...，Rn），如果所述图像集合R中图像数量不满足3的倍数，则将剩余的图像通过二维中值滤波处理输出，构成的图像单元Ri则执行如下处理；B02‑3、初始化nCount=0,neiborNum=15，其中nCount用于表示像素点的邻域中像素值不为0的像素点的个数，neiborNum用于表示像素点的邻域中像素值不为0的像素点的个数临界值，i、n均为≥1的整数；B02‑4、将所述图像单元Ri中像素值不为0的像素点均投影至一张图像上，计算投影后像素点坐标为（x，y）的像素值大小，如果所述像素点的周围存在 26邻域像素点则以该像素点为中心统计其周围26邻域像素点的像素值是否为0，所述26邻域像素点中每存在一个像素值不为0的像素点，nCount加1；B02‑5、如果该像素点的nCount>neiborNum，则将该像素点的像素值置为255，否则置为0；B02‑6、重复执行步骤B02‑4～B02‑5，直至完成图像集合R中所有图像单元的过滤，获得粗分割图像集；C、对所述肝脏血管三维图像进行结构分析：C01、采用三维骨架化方法细化处理所述肝脏血管三维图像；C02、分别采用端点、曲线点和分叉点标记肝脏血管三维图像的体素点，从而获得标记后的体素点，其中所述端点只具有一组邻接点，所述曲线点具有两组邻接点，所述分叉点具有3组以上邻接点；C03、采用多叉树的数据结构来存储所述标记后的体素点，一个体素点的坐标存储在多叉树的一个结点中，且将多叉树中的父节点和子节点采用直线连接，从而形成肝脏血管的抽象树结构；C04、在所述肝脏血管的抽象树结构中将两个连接的分叉点视为一个连通域，采用连通域标记方法对各连通域进行标记，赋予唯一的数值，即将连通域中体素点均标记为相同的唯一的数值，并且采用迭代方法将与各连通域中体素点邻接的体素点均标记为相同的数值，从而区分肝脏血管系统的主支血管和分支血管，获得标记后的肝脏血管系统；D、根据肝脏血管系统中的主支血管和分支血管标记以及医学需要，将肝脏体划分为多个肝段。