十字韌帶分割的方法及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域，提供了一種十字韌帶分割的方法及其系統(tǒng)，所述方法包括：中心點(diǎn)確定步驟：確定需要分割的十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集；計(jì)算步驟：根據(jù)所述十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集，計(jì)算所述十字韌帶的提取區(qū)域；提取步驟：在所述提取區(qū)域內(nèi)提取所述十字韌帶。借此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對在膝關(guān)節(jié)的醫(yī)學(xué)圖像上對十字韌帶進(jìn)行分割。
【專利說明】十字韌帶分割的方法及其系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種十字韌帶分割的方法及其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]十字韌帶也被稱為交叉韌帶，是膝關(guān)節(jié)的重要穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。十字韌帶損傷在人們的日常運(yùn)動中較為高發(fā)。在手術(shù)前對十字韌帶的狀態(tài)進(jìn)行清晰成像能夠?yàn)槭中g(shù)醫(yī)生提供重要手術(shù)依據(jù)，為手術(shù)的順利進(jìn)行提供有力保障。在CT (Computed Tomography,計(jì)算機(jī)斷層掃描)圖像中，正常的十字韌帶無法顯影，或者有時在韌帶重建手術(shù)后掃描的CT圖像中能夠微弱顯影，只有在MRI (Magnetic Resonance Imaging,核磁共振成像)的一些圖像序列中能夠較為清晰地顯影。
[0003]在MRI圖像中，對膝關(guān)節(jié)十字韌帶的分割一直是一個難點(diǎn)。在一些MRI圖像序列中，十字韌帶的灰度值較低。在圖像中與膝關(guān)節(jié)股骨和脛骨的骨密質(zhì)、半月板、軟骨及膝關(guān)節(jié)肌肉等組織相連且難以相互區(qū)分，在單獨(dú)分割韌帶時一直受到這些灰度相似組織的干擾，這使得在醫(yī)學(xué)圖像中提取十字韌帶成為非常棘手的任務(wù)。而十字韌帶包括前十字韌帶和后十字韌帶，兩條韌帶在某些區(qū)域常常粘連在一起，這也給單獨(dú)分割兩條韌帶造成極大的困難。并且，目前國內(nèi)還沒有任何與醫(yī)學(xué)圖像十字韌帶分割相關(guān)的技術(shù)方案。
[0004]綜上可知，現(xiàn)有的十字韌帶分割技術(shù)在實(shí)際使用上，顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種十字韌帶分割的方法及其系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對在膝關(guān)節(jié)的醫(yī)學(xué)圖像上對十字韌帶進(jìn)行分割。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種十字韌帶分割的方法，所述方法包括:
[0007]中心點(diǎn)確定步驟:確定需要分割的十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集；
[0008]計(jì)算步驟:根據(jù)所述十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集，計(jì)算所述十字韌帶的提取區(qū)域；
[0009]提取步驟:在所述提取區(qū)域內(nèi)提取所述十字韌帶。
[0010]根據(jù)所述的方法，所述中心點(diǎn)確定步驟包括:
[0011]從膝關(guān)節(jié)的三維圖像中查找需要提取的所述十字韌帶的走向，并且找到清晰顯示的所述十字韌帶截面圓走動的第一截面；
[0012]在所述第一截面挪動層面點(diǎn)取所述十字韌帶截面圓心，每隔多個層面點(diǎn)取一次所述十字韌帶截面圓心；
[0013]點(diǎn)取的所有所述十字韌帶截面圓心組成所述十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集。
[0014]根據(jù)所述的方法，所述計(jì)算步驟包括:
[0015]根據(jù)所述需要提取的十字韌帶的外形估測所述十字韌帶的最大半徑，并統(tǒng)計(jì)以每個所述十字韌帶中心點(diǎn)為球心的半徑鄰域內(nèi)所有像素點(diǎn)的灰度值；
[0016]設(shè)定十字韌帶的灰度閾值范圍，其中低閾值為Iy高閾值為IH，根據(jù)每個十字韌帶中心點(diǎn)球形鄰域內(nèi)所有點(diǎn)的灰度值輸出一幅二值圖像，所述二值圖像中各個點(diǎn)坐標(biāo)與所述
三維圖像一一對應(yīng)；
[0017]將所述二值圖像中灰度值為I的像素點(diǎn)組成第一區(qū)域；
[0018]將所述二值圖像以I或2個像素半徑膨脹，獲得第二區(qū)域，所述第二區(qū)域?yàn)樗鍪猪g帶的提取區(qū)域。
[0019]根據(jù)所述的方法，所述提取步驟包括:
[0020]重新設(shè)定所述十字韌帶的灰度閾值范圍，其中低閾值為V =1^10，高閾值為I； =IH+10，在所述第二區(qū)域中提取灰度值范圍在內(nèi)的所有像素點(diǎn)；
[0021]對提取的所述像素點(diǎn)進(jìn)行半徑為3~5個像素的閉運(yùn)算，獲得所述十字韌帶的分割結(jié)果。
[0022]根據(jù)所述的方法，在所述中心點(diǎn)確定步驟之前包括:
[0023]獲取所述膝關(guān)節(jié)的三維圖像的步驟；
[0024]所述第一截面可以是膝關(guān)節(jié)的冠狀面、橫截面或者是矢狀面；
[0025]所述每隔多個層面為每隔5個層面。
`[0026]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種十字韌帶分割的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0027]中心點(diǎn)確定模塊，用于確定需要分割的十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集；
[0028]計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集，計(jì)算所述十字韌帶的提取區(qū)域；
[0029]提取模塊，用于在所述提取區(qū)域內(nèi)提取所述十字韌帶。
[0030]根據(jù)所述的系統(tǒng)，所述中心點(diǎn)確定模塊包括:
[0031]查找子模塊，用于從膝關(guān)節(jié)的三維圖像中查找需要提取的十字韌帶的走向，并且找到清晰顯示的所述十字韌帶截面圓走動的第一截面；
[0032]點(diǎn)取子模塊，用于在所述第一截面挪動層面點(diǎn)取所述十字韌帶截面圓心，每隔多個層面點(diǎn)取一次所述十字韌帶截面圓心；
[0033]點(diǎn)取的所有所述十字韌帶截面圓心組成所述十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集。
[0034]根據(jù)所述的系統(tǒng)，所述計(jì)算模塊包括:
[0035]統(tǒng)計(jì)子模塊，用于根據(jù)所述需要提取的十字韌帶的外形估測所述十字韌帶的最大半徑，并統(tǒng)計(jì)以每個所述十字韌帶中心點(diǎn)為球心的半徑鄰域內(nèi)所有像素點(diǎn)的灰度值；
[0036]第一設(shè)定子模塊，用于設(shè)定十字韌帶的灰度閾值范圍，其中低閾值為Iy高閾值為IH，根據(jù)每個十字韌帶中心點(diǎn)球形鄰域內(nèi)所有點(diǎn)的灰度值輸出一幅二值圖像，所述二值圖像中各個點(diǎn)坐標(biāo)與所述三維圖像對應(yīng)；
[0037]組成子模塊，用于將所述二值圖像中灰度值為I的像素點(diǎn)組成第一區(qū)域；
[0038]提取子模塊，用于將所述二值圖像以I或2個像素半徑膨脹，獲得第二區(qū)域，所述第二區(qū)域即為所述十字韌帶的提取區(qū)域。
[0039]根據(jù)所述的系統(tǒng)，所述提取模塊包括:
[0040]第二設(shè)定子模塊，用于重新設(shè)定所述十字韌帶的灰度閾值范圍，其中低閾值為
V=Il_10，高閾值為IH’=IH+10，在所述第二區(qū)域中提取灰度值范圍在內(nèi)的所有像素點(diǎn)；[0041]運(yùn)算子模塊，用于對提取的所述像素點(diǎn)進(jìn)行半徑為3?5個像素的閉運(yùn)算，獲得所述十字韌帶的分割結(jié)果。
[0042]根據(jù)所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括:
[0043]獲取模塊，用于獲取所述膝關(guān)節(jié)的三維圖像的模塊；
[0044]所述第一截面可以是膝關(guān)節(jié)的冠狀面、橫截面或者是矢狀面；
[0045]所述每隔多個層面為每隔5個層面。
[0046]綜上所述，在本發(fā)明通過首先確定需要分割的十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集；然后根據(jù)所述十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集，計(jì)算所述十字韌帶的提取區(qū)域；最后，在所述提取區(qū)域內(nèi)提取所述十字韌帶。因此，能夠直接對十字韌帶進(jìn)行快速提取，在操作上僅需點(diǎn)取數(shù)個韌帶截面中心點(diǎn)即能完成快速分割，整個過程只需十幾秒即可完成。解決了在醫(yī)學(xué)圖像中十字韌帶難以分割的問題，并且能夠?qū)蓷l十字韌帶單獨(dú)分割而不帶入其他組織對韌帶的干擾，快速且精確地完成了十字韌帶的分割任務(wù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0047]圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例提供的十字韌帶分割的系統(tǒng)的組成示意圖；
[0048]圖2是本發(fā)明的第二?四實(shí)施例提供的十字韌帶分割的系統(tǒng)的組成示意圖；
[0049]圖3是本發(fā)明的第一實(shí)施例提供的十字韌帶分割的方法的流程圖；
[0050]圖4是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的十字韌帶分割的方法的流程圖；
[0051]圖5A是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的冠狀面圖；
[0052]圖5B是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的橫截面圖；
[0053]圖5C是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的矢狀面圖；
[0054]圖6A是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的一個層的橫截面的圖；
[0055]圖6B是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的一個層的橫截面的圖；
[0056]圖6C是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的一個層的橫截面的圖；
[0057]圖6D是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的一個層的橫截面的圖；
[0058]圖6E是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的一個層的橫截面的圖；
[0059]圖6F是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的一個層的橫截面的圖；
[0060]圖6G是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的一個層的橫截面的圖；
[0061]圖6H是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的一個層的橫截面的圖；
[0062]圖61是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的一個層的橫截面的圖；
[0063]圖6J是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的一個層的橫截面的圖；
[0064]圖7A是在圖6A所示的橫截面點(diǎn)取十字韌帶中心的示意圖；
[0065]圖7B是在圖6B所示的橫截面點(diǎn)取十字韌帶中心的示意圖；
[0066]圖7C是在圖6C所示的橫截面點(diǎn)取十字韌帶中心的示意圖；
[0067]圖7D是在圖6D所示的橫截面點(diǎn)取十字韌帶中心的示意圖；
[0068]圖7E是在圖6E所示的橫截面點(diǎn)取十字韌帶中心的示意圖；
[0069]圖7F是在圖6F所示的橫截面點(diǎn)取十字韌帶中心的示意圖；
[0070]圖7G是在圖6G所示的橫截面點(diǎn)取十字韌帶中心的示意圖；
[0071]圖7H是在圖6H所示的橫截面點(diǎn)取十字韌帶中心的示意圖；[0072]圖71是在圖61所示的橫截面點(diǎn)取十字韌帶中心的示意圖；
[0073]圖7J是在圖6J所示的橫截面點(diǎn)取十字韌帶中心的示意圖；
[0074]圖8A是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的十字韌帶提取區(qū)域的示意圖；
[0075]圖SB是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的十字韌帶提取區(qū)域的示意圖；
[0076]圖SC是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的十字韌帶提取區(qū)域的示意圖；
[0077]圖8D是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的十字韌帶提取區(qū)域的示意圖；
[0078]圖SE是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的十字韌帶提取區(qū)域的示意圖；
[0079]圖8F是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的十字韌帶提取區(qū)域的示意圖；
[0080]圖SG是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的十字韌帶提取區(qū)域的示意圖；
[0081]圖8H是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的十字韌帶提取區(qū)域的示意圖；
[0082]圖81是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的十字韌帶提取區(qū)域的示意圖；
[0083]圖8J是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的十字韌帶提取區(qū)域的示意圖；
[0084]圖9A是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的十字韌帶提取后的冠狀面圖；
[0085]圖9B是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的十字韌帶提取后的冠狀面圖；
[0086]圖9C是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的十字韌帶提取后的冠狀面圖；
[0087]圖9D是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的膝關(guān)節(jié)的十字韌帶提取后的冠狀面圖；
[0088]圖10是本發(fā)明一個實(shí)施例提供的十字韌帶分割結(jié)果配合骨骼分割的結(jié)果的三維重建效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0089]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0090]參見圖1，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，提供了一種十字韌帶分割的系統(tǒng)100，所述系統(tǒng)100包括:
[0091]中心點(diǎn)確定模塊10，用于確定需要分割的十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集；
[0092]計(jì)算模塊20，用于根據(jù)所述十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集，計(jì)算所述十字韌帶的提取區(qū)域；
[0093]提取模塊30，用于在所述提取區(qū)域內(nèi)提取所述十字韌帶。
[0094]本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)圖像處理、計(jì)算機(jī)人工智能、計(jì)算機(jī)醫(yī)學(xué)輔助診療系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及利用計(jì)算機(jī)對膝關(guān)節(jié)十字韌帶進(jìn)行快速分割的技術(shù)。在該實(shí)施例中，首先通過中心點(diǎn)確定模塊10確定需要分割的十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集，該中心點(diǎn)點(diǎn)集由十字韌帶中心線上的多個點(diǎn)組成。計(jì)算模塊20根據(jù)確定模塊10確定的十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集，計(jì)算所述十字韌帶的提取區(qū)域；最后由提取模塊30在所述提取區(qū)域內(nèi)提取所述十字韌帶。所述十字韌帶包括前十字韌帶和后十字韌帶。該實(shí)施例的十字韌帶分割的系統(tǒng)100采用依靠種子點(diǎn)選定韌帶中心點(diǎn)來確定韌帶提取區(qū)域的方法快速提取十字韌帶，不僅能夠有效避免半月板、肌肉、骨密質(zhì)等組織對十字韌帶造成的影像干擾，而且還能單獨(dú)分割出前十字韌帶和后十字韌帶，使得兩條韌帶互不干擾。
[0095]參見圖2，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，中心點(diǎn)確定模塊10包括:[0096]查找子模塊11，用于從膝關(guān)節(jié)的三維圖像中查找需要提取的十字韌帶的走向，并且找到清晰顯示的所述十字韌帶截面圓走動的第一截面；
[0097]點(diǎn)取子模塊12，用于在所述第一截面挪動層面點(diǎn)取所述十字韌帶截面圓心，每隔多個層面點(diǎn)取一次所述十字韌帶截面圓心；
[0098]點(diǎn)取子模塊12點(diǎn)取的所有所述十字韌帶截面圓心組成所述十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集。
[0099]在該實(shí)施例中，需要由查找子模塊11從膝關(guān)節(jié)的三維圖像中查找需要提取的十字韌帶的走向，并且找到清晰顯示的所述十字韌帶截面圓走動的第一截面，該第一截面可以是膝關(guān)節(jié)的冠狀面、橫截面或者是矢狀面，用戶可以選擇其中能夠清楚的顯示所述十字韌帶截面圓走動的截面作為所述第一界面。點(diǎn)取子模塊12則在所述第一截面挪動層面點(diǎn)取所述十字韌帶截面圓心，每隔多個層面點(diǎn)取一次所述十字韌帶截面圓心，每隔多少個層面點(diǎn)取一次十字韌帶截面圓心是可以根據(jù)分割十字韌帶的具體情況及用戶需要進(jìn)行設(shè)定。例如，每隔多個層面為每隔5個層面，即每隔5個層面點(diǎn)取一次所述十字韌帶截面圓心。當(dāng)然還可以每隔3層或者是10層等提取一次所述十字韌帶截面圓心。所有的點(diǎn)取子模塊12點(diǎn)取的圓心構(gòu)成了所述十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集。
[0100]參見圖2，在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，計(jì)算模塊20包括:
[0101]統(tǒng)計(jì)子模塊21，用于根據(jù)所述需要提取的十字韌帶的外形估測所述十字韌帶的最大半徑，并統(tǒng)計(jì)以每個所述十字韌帶中心點(diǎn)為球心的半徑鄰域內(nèi)所有像素點(diǎn)的灰度值；
[0102]第一設(shè)定子模塊22，用于設(shè)定所述十字韌帶的灰度閾值范圍，其中低閾值為Iy高閾值為IH，根據(jù)每個十字韌帶中心點(diǎn)球形鄰域內(nèi)所有點(diǎn)的灰度值輸出一幅二值圖像，所述二值圖像中各個點(diǎn)坐標(biāo)與所述三維圖像一一對應(yīng)；
[0103]組成子模塊23，用于將所述二值圖像中灰度值為I的像素點(diǎn)組成第一區(qū)域；
[0104]提取子模塊24，用于將所述二值圖像以I或2個像素半徑膨脹，獲得第二區(qū)域，所述第二區(qū)域?yàn)樗鍪猪g帶的提取區(qū)域。
[0105]在該實(shí)施例中，通過統(tǒng)計(jì)子模塊21估測所述十字韌帶的最大半徑，并統(tǒng)計(jì)以每個所述十字韌帶中心點(diǎn)為球心的半徑鄰域內(nèi)所有像素點(diǎn)的灰度值；然后第一設(shè)定子模塊22設(shè)定所述十字韌帶的灰度閾值范圍，最后由于組成子模塊23、提取子模塊24獲得所述十字韌帶的提取區(qū)域。
[0106]參見圖2，在本發(fā)明的第四實(shí)施例中，提取模塊30包括:
[0107]第二設(shè)定子模塊31，用于重新設(shè)定所述十字韌帶的灰度閾值范圍，其中低閾值為
V=Il_10，高閾值為IH’=IH+10，在所述第二區(qū)域中提取灰度值范圍在內(nèi)的所有像素點(diǎn)；
[0108]運(yùn)算子模塊32，用于對提取的所述像素點(diǎn)進(jìn)行半徑為3?5個像素的閉運(yùn)算，獲得所述十字韌帶的分割結(jié)果。
[0109]在該實(shí)施例中，第二設(shè)定子模塊31重新設(shè)定所述十字韌帶的灰度閾值范圍，并所述提取子模塊24獲得所述十字韌帶的提取區(qū)域提取灰度值范圍在內(nèi)的所有像素點(diǎn)；最后運(yùn)算子模塊32對提取的所述像素點(diǎn)進(jìn)行閉運(yùn)算獲得所述十字韌帶的分割結(jié)果。
[0110]由于十字韌帶大致呈管狀結(jié)果，因此，在本發(fā)明實(shí)施例，提供的技術(shù)方案中要找出能夠看見韌帶管狀橫截面的斷面，并在這一斷面上每隔數(shù)個層面就在韌帶橫截面圓心上選取一個種子點(diǎn)，使種子點(diǎn)基本遍布所需提取的整條韌帶中心線。然后，通過統(tǒng)計(jì)所有十字韌帶中心點(diǎn)在某一半徑鄰域內(nèi)的所有像素點(diǎn)的灰度值，判斷灰度值是否在我們設(shè)定的初始灰度范圍內(nèi)，找出所有在灰度閾值范圍內(nèi)的點(diǎn)，通過圖像二值化和膨脹處理便得到所需的較為完整的韌帶提取區(qū)域；最后在得到的韌帶提取區(qū)域內(nèi)對原始醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行符合韌帶灰度范圍的閾值連通提取操作便能得到十字韌帶的分割數(shù)據(jù)。
[0111]在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，十字韌帶分割的系統(tǒng)100還包括:
[0112]獲取模塊40，用于獲取所述膝關(guān)節(jié)的三維圖像的模塊；
[0113]在該實(shí)施例中，獲取模塊40可以獲取膝關(guān)節(jié)的CT圖像或者是MRI圖像。
[0114]由此，通過上述多個實(shí)施例提供的十字韌帶分割的系統(tǒng)100，能夠快速準(zhǔn)確地提取出膝關(guān)節(jié)十字韌帶，不被半月板、肌肉和骨密質(zhì)等其他組織干擾，即使是在某些區(qū)域相互粘貼的前十字韌帶和后十字韌帶，該十字韌帶分割的系統(tǒng)100也能將二者單獨(dú)提取而不連帶對方。其操作方法簡便，只需點(diǎn)取數(shù)個種子點(diǎn)便能完成分割；可控性強(qiáng)，只要十字韌帶視覺上可見，無論灰度值高低，都能清晰地提取出韌帶；計(jì)算快速，幾乎不需等待即可看見分割結(jié)果。
[0115]參見圖3，在本發(fā)明的第五實(shí)施例中，提供了一種十字韌帶分割的方法，所述方法包括:
[0116]步驟S301中，確定需要分割的十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集；該步驟為中心點(diǎn)確定步驟，由中心點(diǎn)確定模塊10實(shí)現(xiàn)；
[0117]步驟S302中，根據(jù)所述十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集，計(jì)算所述十字韌帶的提取區(qū)域；該步驟為計(jì)算步驟，由計(jì)算模塊20實(shí)現(xiàn)；
[0118]步驟S303中，在所述提取區(qū)域內(nèi)提取所述十字韌帶，該步驟為提取步驟，由提取模塊30實(shí)現(xiàn)。
[0119]在該實(shí)施例中，通過采用種子點(diǎn)縮小檢測區(qū)域以消除其他組織影像干擾；具體的，中心點(diǎn)確定模塊10確定需要提取的十字韌帶中心點(diǎn)，而該十字韌帶中心點(diǎn)為一系列位于韌帶管狀橫截面中心的點(diǎn)集；計(jì)算模塊20通過韌帶中心點(diǎn)計(jì)算出十字韌帶提取區(qū)域；優(yōu)選的，通過點(diǎn)取管狀組織橫截面圓心以獲取該十字韌帶的提取區(qū)域。最后提取模塊30在十字韌帶提取區(qū)域內(nèi)通過閾值連通算法提取韌帶。在所述中心點(diǎn)確定步驟之前包括:獲取所述膝關(guān)節(jié)的三維圖像的步驟，該步驟由獲取模塊40實(shí)現(xiàn)。通過本實(shí)施例提供的十字韌帶的分割方法，能夠?qū)︶t(yī)學(xué)圖像十字韌帶進(jìn)行快速半自動提取。
[0120]在本發(fā)明的第六實(shí)施例中，所述步驟S301包括:
[0121]從膝關(guān)節(jié)的三維圖像中查找需要提取的十字韌帶的走向，并且找到清晰顯示的所述十字韌帶截面圓走動的第一截面；該步驟由查找子模塊11實(shí)現(xiàn)；
[0122]在所述第一截面挪動層面點(diǎn)取所述十字韌帶截面圓心，每隔多個層面點(diǎn)取一次所述十字韌帶截面圓心；該步驟由點(diǎn)取子模塊12實(shí)現(xiàn)；
[0123]點(diǎn)取的所有所述十字韌帶截面圓心組成所述十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集。
[0124]在本發(fā)明的第七實(shí)施例中，所述步驟S302包括:
[0125]根據(jù)所述需要提取的十字韌帶的外形估測所述十字韌帶的最大半徑，并統(tǒng)計(jì)以每個所述十字韌帶中心點(diǎn)為球心的半徑鄰域內(nèi)所有像素點(diǎn)的灰度值；該步驟由統(tǒng)計(jì)子模塊21實(shí)現(xiàn)；
[0126]設(shè)定十字韌帶的灰度閾值范圍，其中低閾值為Iy高閾值為IH，根據(jù)每個十字韌帶中心點(diǎn)球形鄰域內(nèi)所有點(diǎn)的灰度值輸出一幅二值圖像，所述二值圖像中各個點(diǎn)坐標(biāo)與所述三維圖像一一對應(yīng)；該步驟由第一設(shè)定子模塊22實(shí)現(xiàn)；
[0127]將所述二值圖像中灰度值為I的像素點(diǎn)組成第一區(qū)域；該步驟由組成子模塊23實(shí)現(xiàn)；
[0128]將所述二值圖像以I或2個像素半徑膨脹，獲得第二區(qū)域，所述第二區(qū)域?yàn)樗鍪猪g帶的提取區(qū)域，該步驟由提取子模塊24實(shí)現(xiàn)。
[0129]在本發(fā)明的第八實(shí)施例中，所述步驟303包括:
[0130]重新設(shè)定所述十字韌帶的灰度閾值范圍，其中低閾值為V =1^10，高閾值為IH’=IH+10，在所述第二區(qū)域中提取灰度值范圍在內(nèi)的所有像素點(diǎn)，該步驟由第二設(shè)定子模塊31實(shí)現(xiàn)；
[0131]對提取的所述像素點(diǎn)進(jìn)行半徑為3~5個像素的閉運(yùn)算，獲得所述十字韌帶的分割結(jié)果，該步驟由運(yùn)算子模塊32實(shí)現(xiàn)。
[0132]在本發(fā)明提供的實(shí)施例中，提出一種通過點(diǎn)取韌帶截面中心點(diǎn)來縮小韌帶檢測區(qū)域，然后對十字韌帶進(jìn)行快速分割的技術(shù)方案，并能夠?qū)λ锌梢娛猪g帶的醫(yī)學(xué)圖像序列都能夠快速提取韌帶，適應(yīng)性極強(qiáng)。可以解決目前在醫(yī)學(xué)圖像上十字韌帶易受干擾、難以分割的問題。
[0133]參見圖4，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中提供了十字韌帶分割方法，具體的是后十字韌帶分割提取的方法；所述方法描述如下:
[0134]步驟S401中，輸入膝關(guān)節(jié)的醫(yī)學(xué)圖像；該醫(yī)學(xué)圖像包括CT圖像和MRT圖像。
[0135]MRI和CT圖像都是 三維圖像，本實(shí)施例為MRI膝關(guān)節(jié)圖像，圖像大小為320*320*160像素，可從三個不同的角度觀察圖像。例如MRI的后十字韌帶圖像的三個方位觀察效果如圖5A~5C所示，圖5A所示為膝關(guān)節(jié)的冠狀面；圖5B所示為膝關(guān)節(jié)的橫截面；圖5C所示為膝關(guān)節(jié)的矢狀面。
[0136]步驟S402中，點(diǎn)取十字韌帶中心點(diǎn)，確定十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集；
[0137]對于后十字韌帶來說，從橫截面方向是較好的觀察方向，圖6A~圖6J是從橫截面方向截取的10幅能夠看到十字韌帶的圖像，這10幅圖像是從50層橫截面中每隔5層選出I層得到的，大致完整覆蓋了整條韌帶。
[0138]然后，從這10幅圖像中點(diǎn)取韌帶中心點(diǎn)，如圖7A~圖7J中白色十字中心點(diǎn)位置即為點(diǎn)取的韌帶中心點(diǎn)，這十個十字韌帶中心點(diǎn)即組成所需的韌帶中心點(diǎn)集，其中十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集的確定工作可由有醫(yī)學(xué)識圖經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生完成。
[0139]步驟S403中，計(jì)算十字韌帶提取區(qū)域；
[0140]根據(jù)上述十字韌帶中心點(diǎn)集計(jì)算得到的韌帶提取區(qū)域，在此實(shí)施例中，估測韌帶最大半徑為3個像素,十字韌帶區(qū)域灰度低閾值為10,高閾值為50,統(tǒng)計(jì)在每個韌帶中心點(diǎn)半徑為3像素球形鄰域內(nèi)所有像素點(diǎn)的灰度值，找出灰度在10到50之間的像素點(diǎn)，這些像素點(diǎn)通過2個像素的膨脹計(jì)算得到了一個三維區(qū)域結(jié)果，這個結(jié)果與原三維圖像的融合效果如圖8A~8J的10幅圖像所示。
[0141]步驟S404中，在十字韌帶提取區(qū)域內(nèi)閾值連通提取韌帶；
[0142]在上述結(jié)果區(qū)域內(nèi)，再對原圖進(jìn)行灰度閾值連通提取，灰度閾值則可將低閾值設(shè)定為0，高閾值設(shè)定為60，在十字韌帶提取區(qū)域內(nèi)提取灰度在O到60之間的像素點(diǎn)，并將提取結(jié)果進(jìn)行3個像素的膨脹計(jì)算，得到結(jié)果如圖9A?9D所示，為顯示出結(jié)果的三維特征，在此用提取結(jié)果的冠狀面顯示。依據(jù)相同的方法和參數(shù)可以提取出前十字韌帶。
[0143]步驟S405中，獲得十字韌帶分割數(shù)據(jù)。參見圖10，上述得到的十字韌帶分割結(jié)果配合骨骼分割的結(jié)果通過三維重建得到的效果圖。其中，左為前十字韌帶，右為后十字韌帶。
[0144]綜上所述，在本發(fā)明通過首先確定需要分割的十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集；然后根據(jù)所述十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集，計(jì)算所述十字韌帶的提取區(qū)域；最后，在所述提取區(qū)域內(nèi)提取所述十字韌帶。因此，能夠直接對十字韌帶進(jìn)行快速提取，在操作上僅需點(diǎn)取數(shù)個韌帶截面中心點(diǎn)即能完成快速分割，整個過程只需十幾秒即可完成。解決了在醫(yī)學(xué)圖像中十字韌帶難以分割的問題，并且能夠?qū)蓷l十字韌帶單獨(dú)分割而不帶入其他組織對韌帶的干擾，快速且精確地完成了十字韌帶的分割任務(wù)。
[0145]當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種十字韌帶分割的方法，其特征在于，所述方法包括: 中心點(diǎn)確定步驟:確定需要分割的十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集； 計(jì)算步驟:根據(jù)所述十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集，計(jì)算所述十字韌帶的提取區(qū)域； 提取步驟:在所述提取區(qū)域內(nèi)提取所述十字韌帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述中心點(diǎn)確定步驟包括: 從膝關(guān)節(jié)的三維圖像中查找需要提取的所述十字韌帶的走向，并且找到清晰顯示的所述十字韌帶截面圓走動的第一截面； 在所述第一截面挪動層面點(diǎn)取所述十字韌帶截面圓心，每隔多個層面點(diǎn)取一次所述十字韌帶截面圓心； 點(diǎn)取的所有所述十字韌帶截面圓心組成所述十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算步驟包括: 根據(jù)所述需要提取的十字韌帶的外形估測所述十字韌帶的最大半徑，并統(tǒng)計(jì)以每個所述十字韌帶中心點(diǎn)為球心的半徑鄰域內(nèi)所有像素點(diǎn)的灰度值； 設(shè)定十字韌帶的灰度閾值范圍，其中低閾值為Iy高閾值為IH，根據(jù)每個十字韌帶中心點(diǎn)球形鄰域內(nèi)所有點(diǎn)的灰度值輸出一幅二值圖像，所述二值圖像中各個點(diǎn)坐標(biāo)與所述三維圖像一一對應(yīng)； 將所述二值圖像中灰度值為I的像素點(diǎn)組成第一區(qū)域； 將所述二值圖 像以I或2個像素半徑膨脹，獲得第二區(qū)域，所述第二區(qū)域?yàn)樗鍪猪g帶的提取區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述提取步驟包括: 重新設(shè)定所述十字韌帶的灰度閾值范圍，其中低閾值為V=IflO,高閾值為I； =IH+10，在所述第二區(qū)域中提取灰度值范圍在內(nèi)的所有像素點(diǎn)； 對提取的所述像素點(diǎn)進(jìn)行半徑為3~5個像素的閉運(yùn)算，獲得所述十字韌帶的分割結(jié)果O
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述中心點(diǎn)確定步驟之前包括: 獲取所述膝關(guān)節(jié)的三維圖像的步驟； 所述第一截面可以是膝關(guān)節(jié)的冠狀面、橫截面或者是矢狀面； 所述每隔多個層面為每隔5個層面。
6.一種十字韌帶分割的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 中心點(diǎn)確定模塊，用于確定需要分割的十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集； 計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集，計(jì)算所述十字韌帶的提取區(qū)域； 提取模塊，用于在所述提取區(qū)域內(nèi)提取所述十字韌帶。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中心點(diǎn)確定模塊包括: 查找子模塊，用于從膝關(guān)節(jié)的三維圖像中查找需要提取的十字韌帶的走向，并且找到清晰顯示的所述十字韌帶截面圓走動的第一截面； 點(diǎn)取子模塊，用于在所述第一截面挪動層面點(diǎn)取所述十字韌帶截面圓心，每隔多個層面點(diǎn)取一次所述十字韌帶截面圓心； 點(diǎn)取的所有所述十字韌帶截面圓心組成所述十字韌帶中心點(diǎn)點(diǎn)集。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算模塊包括:統(tǒng)計(jì)子模塊，用于根據(jù)所述需要提取的十字韌帶的外形估測所述十字韌帶的最大半徑，并統(tǒng)計(jì)以每個所述十字韌帶中心點(diǎn)為球心的半徑鄰域內(nèi)所有像素點(diǎn)的灰度值； 第一設(shè)定子模塊，用于設(shè)定十字韌帶的灰度閾值范圍，其中低閾值為Iy高閾值為IH，根據(jù)每個十字韌帶中心點(diǎn)球形鄰域內(nèi)所有點(diǎn)的灰度值輸出一幅二值圖像，所述二值圖像中各個點(diǎn)坐標(biāo)與所述三維圖像對應(yīng)； 組成子模塊，用于將所述二值圖像中灰度值為I的像素點(diǎn)組成第一區(qū)域； 提取子模塊，用于將所述二值圖像以I或2個像素半徑膨脹，獲得第二區(qū)域，所述第二區(qū)域?yàn)樗鍪猪g帶的提取區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述提取模塊包括: 第二設(shè)定子模塊，用于重新設(shè)定所述十字韌帶的灰度閾值范圍，其中低閾值為II’=Il_10，高閾值為IH’=IH+10，在所述第二區(qū)域中提取灰度值范圍在內(nèi)的所有像素點(diǎn)；運(yùn)算子模塊，用于對提取的所述像素點(diǎn)進(jìn)行半徑為3~5個像素的閉運(yùn)算，獲得所述十字韌帶的分割結(jié)果。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 獲取模塊，用于獲取所述膝關(guān)節(jié)的三維圖像的模塊； 所述第一截面可以是膝關(guān)節(jié)的冠狀面、橫截面或者是矢狀面； 所述每隔多個層面 為每隔5個層面。
【文檔編號】G06T7/00GK103854288SQ201410088605
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】葉建平, 王大平, 張吉帥, 尤微, 田毅 申請人:深圳市旭東數(shù)字醫(yī)學(xué)影像技術(shù)有限公司, 深圳市第二人民醫(yī)院