專利名稱：用于腦出血分割的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于腦出血分割的方法和設(shè)備，更具體地說，涉及用
于基于腦出血發(fā)作的頭部的X射線CT圖像來識別腦出血的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
為了診斷和治療腦出血，在頭部X射線CT圖像上對腦出血進行分割。這種分割通過專業(yè)人員的介入而手動進行(例如，參見專利參考1)。
專利參考1JP誦A畫2005-118510

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題
通過專業(yè)人員的介入來手動進行分割費時且工作繁重。另外，分割的結(jié)果取決于醫(yī)生的技術(shù)。由于在腦出血處的CT值會隨著癥狀而變化，并且會與健康部分的CT值交疊，通過單一閥值自動進行分割無法解決問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于適當(dāng)分割腦出血損傷的方法和設(shè)備。
解決問題的手段
用于解決上述問題的本發(fā)明的第一方面提供了一種在頭部的醫(yī)學(xué)圖像中分割腦出血位置的方法，該方法包括如下步驟在所述頭部的醫(yī)學(xué)圖像中分割顱骨的內(nèi)部區(qū)域；從在所述分割顱骨的內(nèi)部區(qū)域的步驟中分割的區(qū)域當(dāng)中，分割可
能包含腦出血位置的區(qū)域；以及
從在所述分割可能包含腦出血位置的區(qū)域的步驟中分割的區(qū)域當(dāng)中，確定腦出血的位置。
更優(yōu)選地，所述分割可能含有腦出血位置的區(qū)域的步驟包括從在所述分割盧貞骨的內(nèi)部區(qū)域的步驟中分割的區(qū)域當(dāng)中，分割CT值逐漸變化的區(qū)域的步驟；
從在所述分割CT值逐漸變化的區(qū)域的步驟中分割的區(qū)域當(dāng)中，分割像素的數(shù)量大于預(yù)定數(shù)量的區(qū)域的步驟；
從在所述分割像素的數(shù)量大于預(yù)定數(shù)量的區(qū)域的步驟中分割的區(qū)域當(dāng)中，分割具有比較大的CT值的區(qū)域的步驟；
從在所述分割具有比較大的CT值的區(qū)域的步驟中分割的區(qū)域當(dāng)中，分割CT值逐漸變化的區(qū)域的步驟。
更優(yōu)選地，所述確定腦出血位置的步驟包括
對于在所述分割可能含有腦出血位置的區(qū)域的步驟中分割的區(qū)域，基于所述被分割區(qū)域的CT值和尺寸確定所述被分割區(qū)域是否為腦出血位置的第一步驟；以及
對于除了在所述第 一 步驟中已經(jīng)被確定為腦出血位置的區(qū)域之外的區(qū)域中的腦出血位置的可能的區(qū)域，基于在所述可能的區(qū)域和其附近之間的CT值的差或所述區(qū)域的CT值，確定所述可能的區(qū)域是否為腦出血位置的第二步驟。
更優(yōu)選地，所述方法還包括為在所述確定腦出血位置的步驟中已經(jīng)確定為腦出血位置的區(qū)域來校正部分容量效應(yīng)的影響的步驟。
更優(yōu)選地，本發(fā)明提供一種用于腦出血分割的方法，該方法包括預(yù)處理步驟、第一搜索步驟、分析和調(diào)整步驟、濾波步驟、第二搜索步驟、分析和確定步驟、以及后處理步驟，其中
預(yù)處理步驟，在頭部的X射線CT圖像上，將CT值大于第一設(shè)定值的像素和CT值小于第二設(shè)定值的像素排除，基于第三設(shè)定值識別顱骨的邊界，以及基于所識別的所述邊界將顱骨的外部區(qū)域排除；
第一搜索步驟；在已經(jīng)由所述預(yù)處理進行處理的圖像上，搜索CT值逐漸變化的區(qū)域，和標(biāo)記通過所述搜索發(fā)現(xiàn)的每個區(qū)域；
分析和調(diào)整步驟，在已經(jīng)通過所述第 一搜索進行搜索的圖像上，為每個所述區(qū)域確定像素的數(shù)量，以及將像素數(shù)量小于第四設(shè)定值的區(qū)域排除；
濾波步驟，在已經(jīng)被分析和調(diào)整的圖像上，對每個所述區(qū)域，逐像素地確定在二維坐標(biāo)i，j增大的方向上兩個相鄰的像素的CT值的差的絕對值的和，確定所述和大于第五設(shè)定值的像素位置，在所有所述確定的像素位置中確定平均CT值，以及將CT值小于或等于所述平均
值的像素排除，
第二搜索步驟，在已經(jīng)被濾波的圖像上，搜索CT值逐漸變化的區(qū) 域，以及重新標(biāo)記通過所述搜索發(fā)現(xiàn)的每個區(qū)域，
分析和確定步驟，在已經(jīng)通過所述第二搜索標(biāo)記的圖像上， 將第一指數(shù)IndexcT設(shè)定為 如果CTmin<= CTRegion<= CTbiood,
ihcfevcr 二 二
其中C丁Reg咖為所述區(qū)域的像素的CT值，CTUax為第六設(shè)定值
CTmin為第七設(shè)定值，而CTbl。。d為第八設(shè)定值， 或如果CTbio。d < CTRegion<= CTmax, i殳定為
否則設(shè)定為 [等式21]
當(dāng)將所述區(qū)域的表面積和周長表示為Area和Perimeter時，該區(qū)域 的特征值被表示為 Radian = Area / Perimeter2 那么，
將第二指數(shù)IndeXRad!an設(shè)定為
如果Radian大于第九設(shè)定值Radianmax,則IndexRadian = 1,如果 Radian小于第十設(shè)定值Radianmm,貝'J IndexRadian = 0,或者如果Radian 小于或等于第九設(shè)定值Radianmax并且大于或等于第十設(shè)定值
將第三指數(shù)Indexo設(shè)為
然后，如果Index(P^20o/o,確定該區(qū)域存在腦出血，或者 如果Indexo<=3%,確定該區(qū)域不存在腦出血，或者 如果3%< Index0<20%, CTAr。undRe^。n為圍繞該區(qū)域的周圍的區(qū)域的 像素的CT值，并且CTAverage-AU-Regl。n為所有這種區(qū)域的平均CT值， 將第四指數(shù)Indexsub設(shè)為
<formula>formula see original document page 15</formula>
將第五指數(shù)IndeXQrder設(shè)為[等式26]
如果IndexSub >=8或Index0rder >= 10,確定該區(qū)域存在腦出血，或
者
如果Indexsub <=0或Index0rder <= -5,確定該區(qū)域不存在腦出血，
或者
如果0<IndexSub<8并且-5〈Indexod^10, 將第六指數(shù)IndexFmd設(shè)為
油腸,=油0 *滅y一(-5) 細' 。 10-(-5)
如果IndexFinal>=5 0%,確定該區(qū)域存在腦出血，或者
如果IndexFmal<50%,確定該區(qū)域不存在腦出血；并且
后處理步驟對在分析和確定步驟中確定具有腦出血的區(qū)域上的部
分容量效應(yīng)的影響進行補償。
用于解決上述問題的本發(fā)明的第二方面提供一種用于在頭部的醫(yī)
學(xué)圖像中分割腦出血位置的設(shè)備，包括
用于在所述頭部的X射線CT圖像中分割顱骨的內(nèi)部區(qū)域的裝置； 從由所述分割顱骨的內(nèi)部區(qū)域的裝置分割的區(qū)域當(dāng)中，分割可能
包含腦出血位置的區(qū)域的裝置；以及
從由所述分割可能包含腦出血位置的區(qū)域的裝置分割的區(qū)域當(dāng)
中，確定腦出血的位置的裝置。
更優(yōu)選地，所述用于分割可能包含腦出血位置的區(qū)域的裝置包括 從由所述分割盧貞骨的內(nèi)部區(qū)域的裝置分割的區(qū)域當(dāng)中，分割CT值
逐漸變化的區(qū)域的裝置；
從由所述分割CT值逐漸變化的區(qū)域的裝置分割的區(qū)域當(dāng)中，分割
16像素的數(shù)量大于預(yù)定數(shù)量的區(qū)域的裝置；
從由所述分割像素的數(shù)量大于預(yù)定數(shù)量的區(qū)域的裝置分割的區(qū)域
當(dāng)中，分割具有比較大的CT值的區(qū)域的裝置；
從在所述分割具有比較大的CT值的區(qū)域的步驟中分割的區(qū)域當(dāng) 中，分割CT值逐漸變化的區(qū)域的裝置。
更優(yōu)選地，所述用于確定腦出血位置的裝置包括
對于由所述分割可能含有腦出血位置的區(qū)域的裝置分割的區(qū)域， 基于所述被分割區(qū)域的CT值和尺寸確定所述被分割區(qū)域是否為腦出 血位置的第一裝置；以及
對于除了由所述第一裝置已經(jīng)確定為腦出血位置的區(qū)域之外的區(qū)
域中的腦出血位置的可能的區(qū)域，基于在所述可能的區(qū)域和其附近之 間的CT值的差或所述區(qū)域的CT值，確定所述可能的區(qū)域是否為腦出 血位置的第二裝置。
更優(yōu)選地，所述設(shè)備還包括為由所述確定腦出血位置的裝置已經(jīng) 確定為腦出血位置的區(qū)域來校正部分容量效應(yīng)的影響的裝置。
更具體地說，本發(fā)明提供一種在頭部的X射線CT圖像上用于腦 出血分割的設(shè)備，包括預(yù)處理裝置、第一搜索裝置、分析和調(diào)整裝置、 濾波裝置、第二搜索裝置、分析和確定裝置、以及后處理裝置，其中
預(yù)處理裝置，在頭部的X射線CT圖像上，將CT值大于第一設(shè)定 值和CT值小于第二設(shè)定值的像素排除，基于第三設(shè)定值確定顱骨的邊 界，以及基于確定的所述邊界將顱骨的外部區(qū)域排除；
初始搜索裝置，在已經(jīng)由所述預(yù)處理進行處理的圖像上，搜索CT 值逐漸變化的區(qū)域，和標(biāo)記通過所述搜索發(fā)現(xiàn)的每個區(qū)域；
分析和調(diào)整裝置，在已經(jīng)通過所述第一搜索進行搜索的圖像上， 為每個所述區(qū)域確定像素的數(shù)量，以及將像素數(shù)量小于第四設(shè)定值的 區(qū)域排除；
濾波裝置，在已經(jīng)被分析和調(diào)整的圖像上，對每個所述區(qū)域，對 每個像素確定在二維坐標(biāo)i,j增大的方向上相鄰像素之間的CT值的差 的絕對值的和，確定所述和大于第五設(shè)定值的像素位置，在所有所述 確定的像素位置中確定平均CT值，以及將CT值小于或等于所述平均 值的像素排除，
第二搜索裝置，在已經(jīng)被濾波的圖像上，搜索CT值逐漸變化的區(qū)域，以及重新標(biāo)記通過所述搜索發(fā)現(xiàn)的每個區(qū)域，
分析和確定裝置，在已經(jīng)通過所述第二搜索進行標(biāo)記的圖像上
將第一指數(shù)IndexcT設(shè)定為
如果CTmin<= CTRegion<= CTblo。d，
匕J WoodL"i A/(n
或設(shè)定為，
^口果CTbio。d < CTRegion<= CTmax, [等式29]
=-"~
否則設(shè)為 IndexCT=0
其中C丁Rw為所述區(qū)域的像素的CT值， CTmax為第六設(shè)定值， CTmm為第七設(shè)定值，而 CTw。。d為第八設(shè)定值，
當(dāng)將所述區(qū)域的表面積和周長表示為Area和Perimeter時，該區(qū)域 的特征值^皮表示為
，
Radian = Area/Perimeter ,那么
將第二指數(shù)IndeXRad化n設(shè)定為
^口果Radian大于第九i殳定^f直Radianmax,貝寸IndexRadian = 1, 如果Radian小于第十設(shè)定值Radian皿n時，貝'J IndexRadian = 0， 并且如果Radian小于或等于第九設(shè)定值Radianmax并且大于或等于 第十設(shè)定值Radianmin，設(shè)為 [等式32]
一 i W朋—n 一 i^af/朋她
/〃tfetTrWa,！ — D~~^
將第三指數(shù)Index。設(shè)為 [等式33]
工ndexo = :rndexcr * I"ndexradian
然后，如果Indexo〉-2()o/(),確定該區(qū)域存在腦出血，或者 如果Indexo<=3%,確定該區(qū)域不存在腦出血，或者 或者如果3%< Index0<20%,并當(dāng)CTAraundRegl。n為該區(qū)域的周圍區(qū)
域的像素的CT值，并且CTAverage-Reg,。n為所有區(qū)域的平均CT值時，
將第四指數(shù)Indexsub設(shè)為 [等式34]
并將笫五指數(shù)IndeXorder設(shè)為如果Indexsub >=8或Index0rder >= 10,確定該區(qū)域存在腦出血，或
者
如果IndexSub <=0或Index0rder <= -5，確定該區(qū)》或不存在腦出血，
或者
如果0<IndexSub<8并且-5〈Indexonier〈10，那么
將第六指數(shù)IndeXpma!設(shè)為
* i"7油Xo,如—(一5)
一 ° 10-(-5)
如果IndexFinal>=50%,確定該區(qū)域存在腦出血，或者
如果IndexFmal<50%,確定該區(qū)域不存在腦出血；
后處理裝置對在分析和確定中確定具有腦出血的區(qū)域上的部分容 量效應(yīng)的影響進行補償。
優(yōu)選地，通過檢測從小于所述第三設(shè)定值的值到更大值的CT值變 化點或者從大于所述第三設(shè)定值的值到更小值的CT值變化點來執(zhí)行 在預(yù)處理中的盧貞骨邊界的識另'j,以便適當(dāng)識別邊界。
優(yōu)選地，通過搜索相鄰的兩個像素之間的CT值的差小于或等于5 的區(qū)域，執(zhí)行在所述初始搜索和在所述第二搜索中的區(qū)域搜索，以便 適當(dāng)搜索區(qū)域。
優(yōu)選地，通過針對所述區(qū)域的擴張計算，執(zhí)行在所述后處理中的 補償，以便適當(dāng)為區(qū)域進行補償。
優(yōu)選地，第一設(shè)定值為245,第二設(shè)定值為30,第三設(shè)定值為190， 第四設(shè)定值為300，第五設(shè)定值為4,第六設(shè)定值為100,第七設(shè)定值 為40,第八設(shè)定值為70,第九設(shè)定值為0.015,以及第十設(shè)定值為0.003。
根據(jù)本發(fā)明的以上方面，關(guān)于候選區(qū)域中像素的CT值的指數(shù)IndexcT和關(guān)于候選區(qū)域的特征的指數(shù)IndexRad腿被用于生成指數(shù)Index0, 如果Index0>=20%,確定感興趣區(qū)域存在腦出血，或者如果Index0<=3%, 確定該區(qū)域不存在腦出血。如果3%<Index0<20%,那么為該區(qū)域生成 指凄丈Indexsub和指凄史Index0rder,如果Indexsub>=8或IndexOrder>=10,那 么確定該區(qū)域存在腦出血，或者如果lndexsub<=0或Index0rder<= -5,確 定該區(qū)域不存在腦出血。如果0<Indexsub<8并且-5〈Index。rder〈10,生成 指數(shù)IndexFinal,如果IndexFinal>=50% ,確定該區(qū)域存在腦出血，或者 如果IndexFinal<50% ,確定該區(qū)域不存在腦出血。以這種方式，實現(xiàn)了 用于適當(dāng)執(zhí)行腦出血分割的方法和設(shè)備。


圖1是根據(jù)用于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式的示例性圖像處理設(shè)備的 示意圖2是用灰度照片來顯示的示例性X射線CT圖像的示意圖； 圖3是顯示用于腦出血分割的步驟的示意圖； 圖4是顯示預(yù)處理步驟的細節(jié)的示意圖5是用灰度照片來顯示在預(yù)處理步驟之后示例性X射線CT圖 像的示意圖6是顯示初始搜索步驟的細節(jié)的示意圖7是顯示分析和調(diào)整步驟的細節(jié)的示意圖8是用灰度照片來顯示在初始搜索以及分析和調(diào)整步驟之后示 例性X射線CT圖像的示意圖9是顯示濾波步驟的細節(jié)的示意圖IO是顯示像素值之間的空間位置關(guān)系的示意圖11是用灰度照片來顯示在濾波步驟之后示例性的X射線CT圖 像的示意圖12是顯示第二搜索步驟的細節(jié)的示意圖13是用灰度照片來顯示在第二搜索之后示例性的X射線CT圖 像的示意圖14是顯示分析和確定步驟的細節(jié)的示意圖15是用灰度照片來顯示在分析和確定步驟之后的示例性X射線 CT圖像的示意21圖16是用灰度照片來顯示在分析和確定步驟之后的示例性X射線
CT圖像的示意圖17是顯示后處理步驟的細節(jié)的示意圖；以及
圖18是用灰度照片來顯示在后處理步驟之后的示例性X射線CT 圖像的示意圖。
10數(shù)據(jù)處理單元
20顯示單元
30控制臺
40存儲單元
50輸入和輸出單元
圖1
輸入和輸出單元50 數(shù)據(jù)處理單元10 顯示單元20 控制臺30 存儲單元40 圖2
預(yù)處理步驟PI 第一搜索步驟P2 分析和調(diào)整步驟P3 濾波步驟P4 第二搜索步驟P5
分析和確定步驟P6 后處理步驟P7 圖4
像素選擇101 顱骨邊界的識別102 顱骨的外部區(qū)域的排除103 圖6
搜索CT值逐漸變化的區(qū)域201標(biāo)記該區(qū)域202 圖7
為每個區(qū)域確定像素的數(shù)量301 排除具有較少像素的區(qū)域302 圖9
G[i，j]:abs(F回-F"+l,j])+abs(F[i,j]-F["j+l])401 確定G[i,j] = 4的像素位置402 找到在確定像素位置的平均CT值403 排除小于平均值的像素404 圖12
搜索其中CT值逐漸變化的區(qū)域501 才示i己該區(qū)i或502 圖14
確定IndexCT601 確定IndexRadian602 確定indexo603 index。604
確定Indexsub和IndexOrder605 Indexsub, IndexRadian606 確定IndexFmal607 IndexFinai608 圖17
確定周圍像素的CT值701 執(zhí)行擴張計算70具體實施例方式
下面將參考附圖更具體地描述用于實現(xiàn)本發(fā)明的一些最佳模式。 在此值得注意地是，本發(fā)明不限于用于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式?，F(xiàn)在 請參考附圖，附圖1顯示了圖像處理設(shè)備的示意框圖。
這種設(shè)備是用于實現(xiàn)本發(fā)明的示例性的最佳模式。該設(shè)備的布置 闡釋了用于實現(xiàn)本發(fā)明的 一種用于腦出血分割的設(shè)備的示例性最佳模 式。該設(shè)備的操作闡釋了用于實現(xiàn)本發(fā)明的 一種用于腦出血分割的方
23法的示例性最佳模式。
如圖l所示，該設(shè)備包括數(shù)據(jù)處理單元10、顯示單元20、控制臺
30、存儲單元40以及輸入和輸出單元50。基于由用戶通過顯示單元 20和控制臺30的交互式操作，數(shù)據(jù)處理單元10對存儲單元40內(nèi)儲存 的數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)定的數(shù)據(jù)處理。
數(shù)據(jù)處理單元10還通過輸入和輸出單元50執(zhí)行對外部設(shè)備的數(shù) 據(jù)輸入和輸出。將通過輸入和輸出單元50輸入作為腦出血分割對象的 X射線CT圖像。
外部設(shè)備的一些示例性例子包括X射線CT設(shè)備和醫(yī)學(xué)圖像服務(wù) 器。該設(shè)備也可以是X射線CT設(shè)備或醫(yī)學(xué)圖像服務(wù)器的一部分。在 后一種情況中，不需要輸入和輸出單元50。圖2顯示了作為腦出血分 割對象的X射線CT圖像的例子。
下面將更具體地描述將要在該設(shè)備上執(zhí)行的腦出血分割。圖3顯 示了腦出血分割的步驟。如圖3所示，腦出血分割通過P1到P7的7 個步驟執(zhí)行。
處理步驟Pl為預(yù)處理步驟。處理步驟P2為第一搜索步驟。處理 步驟P3為分析和調(diào)整步驟。處理步驟P4為濾波步驟。處理步驟P5為 第二搜索步驟。處理步驟P6為分析和確定步驟。最后，處理步驟P7 為后處理步驟。
這些步驟由數(shù)據(jù)處理單元IO執(zhí)行。數(shù)據(jù)處理單元10是預(yù)處理裝 置的實例、第一搜索裝置的實例、分析和調(diào)整裝置的實例、濾波裝置 的實例、第二搜索裝置的實例、分析和確定裝置的實例、以及后處理 裝置的實例。下面將更具體的描述這些步驟。
圖4顯示了預(yù)處理步驟P1的具體子步驟。如圖4所示，在步驟101 中，預(yù)處理步驟Pl選擇頭部的X射線CT圖像的像素。通過將CT值 大于第一設(shè)定值的像素和CT值小于第二設(shè)定值的像素從整個圖像中 排除來實現(xiàn)像素選擇。第一設(shè)定值可以為245,而第二設(shè)定值可以例如 是30。因此，CT值大于245的像素和CT值小于30的像素將被排除。
在步驟102中，識別顱骨的邊界。顱骨邊界的識別基于第三設(shè)定 值來執(zhí)行。通過對整個圖像檢測任何從小于第三設(shè)定值的值到更大值 的CT值變化點，或者任何從大于第三設(shè)定值的值到更小值的CT值變 化點，來進行顱骨邊界的識別。第三設(shè)定值可以例如為190?；谌绱俗R別的顱骨邊界，在步驟103中排除了顱骨的外部區(qū)域，從而將顱骨 的內(nèi)部區(qū)域分割出來。
在步驟101到103中，將任何CT值大于245的像素、CT值小于 30的像素以及顱骨外部的區(qū)域排除。通過如此的預(yù)處理，可以得到例 如圖5所示的圖像。在圖5中，由黑色填充的區(qū)域表示未被排除的區(qū) 域。該黑色區(qū)域是下一處理步驟的目標(biāo)。
圖6顯示了初始搜索步驟P2的具體子步驟。如圖6所示，在初始 搜索步驟P2中，在預(yù)處理過的圖像上，在步驟201中搜索其中CT值 逐漸變化的區(qū)域。例如，通過搜索相鄰的兩個像素之間的CT值的差為 5或更小的任何區(qū)域，來進行對具有逐漸變化的CT值的區(qū)域的搜索。 在步驟202中，對通過搜索檢測到的區(qū)域進行標(biāo)記，從而將具有逐漸 變化的CT值的區(qū)域分割出來。
圖7顯示了分析和調(diào)整步驟P3的具體子步驟。如圖7所示，在分 析和調(diào)整步驟P3中，在步驟301中逐區(qū)域地計算已經(jīng)進行了初始搜索 的圖像的像素數(shù)量。在步驟302中，將任何像素數(shù)量小于第四設(shè)定值 的區(qū)域排除，從而將像素數(shù)量不小于第四設(shè)定值的區(qū)域分割出來。
當(dāng)定義的^L野(定義的FOV)為25cm時，第四設(shè)定值可以例如 為300。如果定義的FOV不是25cm,可以將設(shè)定值調(diào)整為除300外的 適當(dāng)?shù)闹怠?br> 由上述的初始搜索以及分析和調(diào)整，可以得到例如圖8所示的圖 像。在圖8中，由黑色填充的區(qū)域表示像素數(shù)量為300或更多且CT值 逐漸變化的區(qū)域。該區(qū)域稱為下一處理步驟的目標(biāo)。
圖9顯示了濾波步驟P4的具體子步驟。如圖9所示，在步驟401 中，濾波步驟P4在已經(jīng)被分析和調(diào)整的圖像上，為每個像素和為每個 區(qū)域逐像素地確定在二維坐標(biāo)i、 j增加的方向上相鄰的兩個像素之間 的CT值的差的絕對值的和。換句話說，執(zhí)行如下所示的計算。
G[i,j]=abs(F[i,j]-F[i+l,j〗)+abs(F[i, j]-F[i,j+l〗) 其中F[ij]是在二維坐標(biāo)i, j的像素的CT值；F[i+l,j]是在坐標(biāo)i增加的方向上相鄰像素的CT值；F[i,j+1]是在坐標(biāo)j增加的方向上相鄰 像素的CT值。CT值F[i,j]、 F[i+l,j]、 F[i,j+1]和F[i + lj+l]之間的關(guān)系 如圖10所示。
在步驟402中，識別G[ij]變得大于第五設(shè)定值的像素位置。第五 設(shè)定值可以例如為4。在步驟403中，確定所識別的所有像素位置處的 CT值的平均值，并且在步驟404中，將CT值等于或小于該平均值的 任何像素排除，從而，將具有剩余像素的區(qū)域分割出來。
從原始圖像為每個區(qū)域確定CT值的平均。在原始圖像上逐區(qū)域地 執(zhí)行CT值等于或小于平均值的像素的排除。這允許為每個區(qū)域去除背 景。
通過如上所述濾波，可以得到如圖11所示的圖像。在圖11中， 由黑色填充的區(qū)域表示未被排除的區(qū)域。該黑色區(qū)域是下一處理步驟 的目標(biāo)。
圖12顯示了第二搜索步驟P5的具體子步驟。如圖12所示，第二 搜索步驟P5在步驟501中為經(jīng)濾波的圖像搜索CT值逐漸變化的區(qū)域。 通過搜索相鄰兩個像素之間的CT值的差小于或等于5的區(qū)域，來搜索 具有逐漸變化的CT值的區(qū)域。在步驟502中，由搜索發(fā)現(xiàn)的區(qū)域被重 新標(biāo)記，從而將CT值逐漸變化的區(qū)域分割出來。通過如上所述第二搜 索，可以得到如圖13所示的圖像。
圖14顯示了分析和確定步驟P6的具體子步驟。如圖14所示，在 分析和確定步驟P6中，在步驟601為已經(jīng)被執(zhí)行了第二搜索的被標(biāo)記 的圖像確定第 一指數(shù)Indexes。
指數(shù)IndexcT設(shè)為
如果CTmin<= C丁Reg腿《CTblood ,
貝寸[等式38]
= u，on u她
"fc'。。rf — L7胸 或^!口果CTblood < CTRegi0n<= CTmax,
貝寸[等式39]CT 一CT
"'WCA^t 一
否則 IndexcT=0
其中CTRegl。n為區(qū)域像素的CT值，CTmax為第六設(shè)定值，CTmin為 第七設(shè)定值，而CTw。。d為第八設(shè)定值。
在這里，第六設(shè)定值CT咖x可以例如是100,第七設(shè)定值CTmm可
以例如是40 ，第八設(shè)定值CTbl。。d可以例如是70 。
在步驟602中，確定第二指數(shù)IndexRadian。在第二指數(shù)IndexRadian 中，當(dāng)將區(qū)域的表面積和周長表示為Area和Perimeter時，該區(qū)域的特 征值纟皮表示為
，
Radian = Area/Perimeter ,
如果Radian大于第九設(shè)定值Radianmax,貝'j IndexRadian = 1,如果 Radian小于第十i史定l直Radianmin,貝寸IndexRadiM1 = 0, 并且
如果Radian小于或等于第九設(shè)定值Radianmax并且大于或等于第十 設(shè)定值Radian腿,
則[等式42]
Max Af!'
在此第九設(shè)定值Radianmax可以例如是0.015,第十設(shè)定值Radianr 可以例如是0.003。
在步驟603中，第三指數(shù)indexo被設(shè)為
27[等式43]
Indexo = IndexCT * Indexradian
在步驟604中，根據(jù)第三指數(shù)Indexo的值確定感興趣區(qū)域是否存 在腦出血。更具體的i兌，如果Indexo >= 20%,則該區(qū)域存在腦出血 (CH),如果Index0 <= 3%，則該區(qū)域不存在腦出血(非CH ),另外如 果3% < Indexo <20%,則處理進行到下一步驟605 。
在步驟605中，確定第四指數(shù)Indexsub和第五指數(shù)Index0rder。更具 體地說，當(dāng)在區(qū)域3% < Index0 <20%周圍的周圍區(qū)域的像素的CT值為 CTAr。undRegl。n時，和當(dāng)3% < Indexo <20%的整個區(qū)域的平均CT值為 CTAverate_A11_Regl。n時，第四指數(shù)Indexsub被設(shè)為
IndeXsub — C丁Region _ C丁AroundRegion
而第五指數(shù)Index0rder被設(shè)為 [等式45]
IndeX〇rder—CTRegion-C丁Average-All-Region
在步驟606中，根據(jù)第四指數(shù)Indexsub的值和第五指數(shù)Index0rder 的值來確定感興趣區(qū)域是否存在腦出血。更具體地說，如果Indexsub〉=8 或IndexOrder>=10,確定區(qū)域存在腦出血(CH)，或者如果lndexsub<=0 或Index0rder<= -5,確定區(qū)域不存在腦出血(非CH ),另外如果0< Indexsub <8并且-5〈Indexorder〈10,處理進行到下一步驟607。
在步驟607中，第六指數(shù)Index他ai被設(shè)為
=油。* ，。:7——5)(—5)在步驟608中，根據(jù)第六指數(shù)IndexFma!的值確定一區(qū)域是否存在 腦出血。更具體地說，如果IndexFinal>=50%,確定一區(qū)域存在腦出血 (CH),否則，如果IndexFmal<50%,確定一區(qū)域不存在腦出血(非CH )。
然后，根據(jù)如上所述三步分析和確定執(zhí)行腦出血區(qū)域的準(zhǔn)確分割， 并得到如圖15所示的圖像。在圖15中，由黑色填充的區(qū)域表示腦出 血。由黑色填充的區(qū)域以高精度指示了腦出血的實際位置和范圍。
當(dāng)腦出血靠近盧貞骨時，部分容量效應(yīng)會導(dǎo)致腦出血區(qū)域的CT值發(fā) 生變化，造成腦出血的分割不準(zhǔn)確。
圖16顯示了一個實例。在圖16中，由黑色填充的區(qū)域是被分割 的區(qū)域。該區(qū)域在右手邊的輪廓沒有到達顱骨邊界。這是因為將已經(jīng) 由于部分容量效應(yīng)而變化的CT值排除了。可以在后處理步驟P7對如 上所述分割結(jié)果進行部分容量效應(yīng)的影響的補償。
圖17顯示了后處理步驟P7的具體子步驟。如圖17所示，在后處 理步驟P7中，在步驟701確定已經(jīng)通過分析和確定被確定存在腦出血 區(qū)域，即CH區(qū)域，是否存在周圍像素的CT值大于CH區(qū)域的平均 CT值的情況。如果周圍像素的CT值較大，則進行擴張計算，直到CH 區(qū)域的周界到達顱骨的邊界。通過這種后處理，如圖18所示，可以得 到CH區(qū)域上部分容量效應(yīng)的影響被補償?shù)膱D像。
權(quán)利要求
1. 一種在頭部的醫(yī)學(xué)圖像中分割腦出血位置的方法，包括如下步驟在所述頭部的醫(yī)學(xué)圖像中分割顱骨的內(nèi)部區(qū)域；從在所述分割顱骨的內(nèi)部區(qū)域的步驟中分割的區(qū)域當(dāng)中，分割可能包含腦出血位置的區(qū)域；以及從在所述分割可能包含腦出血位置的區(qū)域的步驟中分割的區(qū)域當(dāng)中，確定腦出血的位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的分割腦出血位置的方法，其中所述分割可能 包含腦出血位置的區(qū)域的步驟包括如下步驟從在所述分割盧貞骨的內(nèi)部區(qū)域的步驟中分割的區(qū)域當(dāng)中，分割CT 值逐漸變化的區(qū)域；從在所述分割CT值逐漸變化的區(qū)域的步驟中分割的區(qū)域當(dāng)中，分 割像素的數(shù)量大于預(yù)定數(shù)量的區(qū)域；從在所述分割像素的數(shù)量大于預(yù)定數(shù)量的區(qū)域的步驟中分割的區(qū) 域當(dāng)中，分割具有比較大的CT值的區(qū)域；從在所述分割具有比較大的CT值的區(qū)域的步驟中分割的區(qū)域當(dāng) 中，分割CT值逐漸變化的區(qū)域。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所迷分割腦出血位置的方法，其中所述確定腦 出血位置的步驟包括對于在所述分割可能含有腦出血位置的區(qū)域的步驟中分割的區(qū) 域，基于所述被分割區(qū)域的CT值和尺寸確定所述被分割區(qū)域是否為腦 出血位置的第一步驟；以及對于除了在所述第 一步驟中已經(jīng)被確定為腦出血位置的區(qū)域之外 的區(qū)域中的腦出血位置的可能的區(qū)域，基于在所述可能的區(qū)域和其附 近之間的CT值的差或所述區(qū)域的CT值，確定所述可能的區(qū)域是否為 腦出血位置的第二步驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所迷分割腦出血位置的方法，還包括為在所述 確定腦出血位置的步驟中已經(jīng)確定為腦出血位置的區(qū)域來校正部分容 量效應(yīng)的影響的步驟。
5. —種通過頭部的X射線CT圖像進行腦出血分割的方法，包括預(yù)處理步驟、初始搜索步驟、分析和調(diào)整步驟、濾波步驟、第二 搜索步驟、分析和確定步驟、以及后處理步驟，其中所述預(yù)處理步驟，在頭部的X射線CT圖像上，將CT值大于第 一設(shè)定值的像素和CT值小于第二設(shè)定值的像 素排除，基于第三設(shè)定值識別顱骨的邊界，以及基于所識別的所述邊界將顱骨的外部區(qū)域排除； 所述初始搜索步驟，在已經(jīng)由所述預(yù)處理進行處理的圖像上，搜索CT值逐漸變化的區(qū)域，和標(biāo)記通過所述搜索發(fā)現(xiàn)的每個區(qū)域； 所述分析和調(diào)整步驟，在已經(jīng)通過所述初始搜索進行搜索的圖像上，為每個所述區(qū)域確定像素的數(shù)量，以及將像素數(shù)量小于第四設(shè)定值的區(qū)域排除； 所述濾波步驟，在已經(jīng)被分析和調(diào)整的圖像上，對每個所述區(qū)域，逐像素地確定在二維坐標(biāo)i， j增大的方向 上兩個相鄰的像素的CT值的差的絕對值的和，識別所述和大于第五設(shè)定值的像素位置，在所有所識別的所述像素位置中確定CT值的平均值，以及將CT值小于或等于所述平均值的像素排除， 所述第二搜索步驟，在已經(jīng)被濾波的圖像上，搜索CT值逐漸變化的區(qū)域，以及重新標(biāo)記通過所述搜索識別的每個區(qū)域， 所述分析和確定步驟，在已經(jīng)通過所述第二搜索而被標(biāo)記的圖像上，將第一指數(shù)IndexcT設(shè)定為^口果CTmm<= CTReglon<= CTbl。。d,則[等式1]或^口果CTbio。d < CTRegion<= CTmax， 則[等式2]r, w "* max i/mfeX^ 二CT薩-CTfcW否則[等式3] IndexcT=0其中CTReg腦為所述區(qū)域的像素的CT值，CT膽x為第六設(shè)定值，CTmm為第七設(shè)定值，而CTw。。d為第八設(shè)定值，當(dāng)將所述區(qū)域的表面積和周長表示為Area和Perimeter時，所述區(qū) 域的特征值被表示為[等式4]Radian = Area/Perimeter2, 將第二指數(shù)IndexRad腿設(shè)定為如果Radian大于第九設(shè)定值Radianmax,則IndexRadian = 1 ，如果 Radian小于第十設(shè)定值Radianmin,則IndexRadian = 0，或者如果Radian 小于或等于第九設(shè)定值Radianmax并且大于或等于第十設(shè)定值 Radianmin, 則[等式5]緣Y :歸, "",， -M Ate ■* 、"wf w,將第三指數(shù)Indexo設(shè)為[等式6]Indexo = IndexcT * Indexradian然后，如果Indexo>=20%,則確定該區(qū)域存在腦出血，或者 如果Index0<=3%，則確定該區(qū)域不存在腦出血，或者 當(dāng)3%<Index0<20o/(^t, 將第四指數(shù)Indexsub設(shè)為[等式7]IndeXsub — C丁Region CTAroundRegion其中CTAr醒dReg,。n為圍繞該區(qū)域的周圍區(qū)域的像素的CT值，并且 C丁Average-All-Region為所有這種區(qū)域的平均CT值，將第五指數(shù)IndeXorder設(shè)為[等式8]IndeXOrder—CTRegion陽CTAverage-All-Region然后，如果Indexsub >=8或Index0rder >= 10,則確定該區(qū)域存在腦 出血，或者如果Indexsub <=0或Index0rder <= -5 ，則確定該區(qū)域不存在腦出血，否則如果0<IndexSub<8并且-5〈Indexonier〈10, 將第六指數(shù)IndexF^設(shè)為[等式9]油一=她x。 *—5)(—5)然后，如果IndexFmal>=50%,則確定該區(qū)域存在腦出血，或者 如果IndexFmal<50%,確定該區(qū)域不存在腦出血； 所述后處理步驟對通過所述分析和確定而確定為存在腦出血的區(qū) 域上的部分容量效應(yīng)的影響進行補償。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的進行腦出血分割的方法，其中 通過檢測從小于所述第三設(shè)定值的值到更大值的CT值變化點或者從大于所述第三設(shè)定值的值到更小值的CT值變化點，來執(zhí)行在所述 預(yù)處理步驟中的盧貞骨邊界的識別。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5的進行腦出血分割的方法，其中 通過搜索相鄰的兩個像素之間的CT值的差小于或等于5的區(qū)域，執(zhí)行在所述初始搜索和在所述第二搜索中的區(qū)域搜索。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5的進行腦出血分割的方法，其中通過針對所述區(qū)域的擴張計算，執(zhí)行在所述后處理中的補償。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5的進行腦出血分割的方法，其中 所述第一設(shè)定值為245,所述第二設(shè)定值為30,所述第三設(shè)定值為190,所述第四設(shè)定值為300,所述第五設(shè)定值為4,所述第六設(shè)定 值為100,所述第七設(shè)定值為40,所述第八設(shè)定值為70,所述第九設(shè) 定值為0.015，以及所述第十設(shè)定值為0.003。
10. —種用于在頭部的醫(yī)學(xué)圖像中分割腦出血位置的設(shè)備，包括 用于在所述頭部的X射線CT圖像中分割顱骨的內(nèi)部區(qū)域的裝置； 從由所述分割盧貞骨的內(nèi)部區(qū)域的裝置分割的區(qū)域當(dāng)中，分割可能包含腦出血位置的區(qū)域的裝置；以及從由所述分割可能包含腦出血位置的區(qū)域的裝置分割的區(qū)域當(dāng) 中，確定腦出血的位置的裝置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的用于分割腦出血位置的設(shè)備，其中所述用 于分割可能包含腦出血位置的區(qū)域的裝置包括從由所述分割顱骨的內(nèi)部區(qū)域的裝置分割的區(qū)域當(dāng)中，分割CT值 逐漸變化的區(qū)域的裝置；從由所述分割CT值逐漸變化的區(qū)域的裝置分割的區(qū)域當(dāng)中，分割 像素的數(shù)量大于預(yù)定數(shù)量的區(qū)域的裝置；從由所述分割像素的數(shù)量大于預(yù)定數(shù)量的區(qū)域的裝置分割的區(qū)域 當(dāng)中，分割提取具有比較大的CT值的區(qū)域的裝置；從在所述分割具有比較大的CT值的區(qū)域的步驟中分割的區(qū)域當(dāng) 中，分割CT值逐漸變化的區(qū)域的裝置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10的用于分割腦出血位置的設(shè)備，其中所述用 于確定腦出血位置的裝置包括對于由所述分割可能含有腦出血位置的區(qū)域的裝置分割的區(qū)域， 基于所述被分割區(qū)域的CT值和尺寸確定所述被分割區(qū)域是否為腦出 血位置的第一裝置；以及對于除了由所述第 一裝置已經(jīng)確定為腦出血位置的區(qū)域之外的區(qū) 域中的腦出血位置的可能的區(qū)域，基于所述可能的區(qū)域和其附近之間 的CT值的差或所述區(qū)域的CT值，確定所述可能的區(qū)域是否為腦出血 位置的第二裝置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10的用于分割腦出血位置的設(shè)備，還包括為由 所述確定腦出血位置的裝置已經(jīng)確定為腦出血位置的區(qū)域來校正部分 容量效應(yīng)的影響的裝置。
14. 一種在頭部的X射線CT圖像上進行腦出血分割的設(shè)備，包括 預(yù)處理裝置、初始搜索裝置、分析和調(diào)整裝置、濾波裝置、第二搜索 裝置、分析和確定裝置、以及后處理裝置，其中所述預(yù)處理裝置，在頭部的X射線CT圖像上，將CT值大于第 一設(shè)定值的像素和CT值小于第二設(shè)定值的像 素排除，基于第三設(shè)定值識別顱骨的邊界，以及基于所識別的邊界將顱骨的外部區(qū)域排除； 所述初始搜索裝置，在已經(jīng)由所述預(yù)處理進行處理的圖像上，搜索CT值逐漸變化的區(qū)域，和標(biāo)記通過所述搜索發(fā)現(xiàn)的每個區(qū)域； 所述分析和調(diào)整裝置，在已經(jīng)通過所述初始搜索進行搜索的圖像上，為每個所述區(qū)域確定像素的數(shù)量，以及將像素數(shù)量小于第四設(shè)定值的區(qū)域排除； 所述濾波裝置，在已經(jīng)被分析和調(diào)整的圖像上，對每個所述區(qū)域，對每個像素確定在二維坐標(biāo)i, j增大的方 向上相鄰像素之間的CT值的差的絕對值的和，7識別所述和大于第五設(shè)定值的像素位置，確定所有所述識別的所述像素位置處的CT值的平均值，以及將CT值小于所述平均值的像素排除，所述第二搜索裝置，在已經(jīng)被所述濾波進行濾波的圖像上，搜索CT值逐漸變化的區(qū)域，以及重新標(biāo)記通過所述搜索發(fā)現(xiàn)的每個區(qū)域，所述分析和確定裝置，在已經(jīng)通過所述第二搜索標(biāo)記的圖像上，將第一指數(shù)IndexcT設(shè)定為^!口果CTmm<= CTRegion<= CTblo。d'[等式10]/"^feccr= 二一 C7V'h或i殳置為如果CTbi。。d < CTRegi。n<= CTmax，[等式ll]否則，設(shè)置為[等式12]IndexcT=0其中C丁Reg咖為所述區(qū)域的像素的CT值，CTmax為第六設(shè)定值，CT:nm為第七設(shè)定值，且CTw。。d為第八設(shè)定值，當(dāng)將所述區(qū)域的表面積和周長表示為Area和Perimeter時，所述區(qū)域的特征值;故表示為[等式13]Radian = Area/Perimeter2,將第二指數(shù)IndexRadian設(shè)定為如果Radian大于第九i殳定Y直Radianmax,貝寸IndexRadian = 1,如果Radian小于第十設(shè)定值Radianmin,貝'J IndexRadian = 0,并且如果Radian小于或等于第九設(shè)定值Radianmax并且大于或等于第十設(shè)定值Radianmin,設(shè)定為[等式14]<formula>formula see original document page 9</formula>將第三指數(shù)Indexo設(shè)為[等式15]<formula>formula see original document page 9</formula>然后，如果Index0>=20%，則確定該區(qū)域存在腦出血，或者如果Index^二30/。，則確定該區(qū)域不存在腦出血，或者如果3%< Index0<20%,并且當(dāng)CTAr9UndRegl。n為該區(qū)域的周圍區(qū)域的像素的CT值，CTAverage-A11-Regl。n為所有區(qū)域的平均CT值時，將第四指數(shù)Indexsub設(shè)為[等式16]<formula>formula see original document page 9</formula>將第五指數(shù)IndeXQrder設(shè)為[等式17]<formula>formula see original document page 10</formula>然后，如果IndexSub >=8或Index0rder >= 10,確定該區(qū)域存在腦出血，或者如果Indexsub <=0或Index0rder <= -5,確定該區(qū)域不存在腦出血，或者如果0<IndexSub<8 #JL-5<IndexOrder<10,貝'J將第六指數(shù)IndeXFma!設(shè)為[等式18〗<formula>formula see original document page 10</formula> 并且，如果IndexFinaI>=50%,確定該區(qū)域存在腦出血，或者如果IndexFinal<50%,確定該區(qū)域不存在腦出血；所述后處理裝置對在所述分析和確定中確定為具有腦出血的區(qū)域上的部分容量效應(yīng)的影響進行補償。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的進行腦出血分割的設(shè)備，其中通過檢測從小于所述第三設(shè)定值的值到更大值的CT值變化點或者從大于所述第三設(shè)定值的值到更小值的CT值變化點，來執(zhí)行在預(yù)處理中的顱骨邊界的識別。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14的進行腦出血分割的設(shè)備，其中通過搜索相鄰的兩個像素之間的CT值的差小于或等于5的區(qū)域，執(zhí)行在所述初始搜索和在所述第二搜索中的區(qū)域搜索。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14的進行腦出血分割的設(shè)備，其中通過針對所述區(qū)域的擴張計算，執(zhí)行在所述后處理中的所述補償。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14的進行腦出血分割的設(shè)備，其中所述第一設(shè)定值為245，所述第二設(shè)定值為30，所述第三設(shè)定值為190,所述笫四設(shè)定值為300,所述笫五設(shè)定值為4,所述第六設(shè)定值為100,所述第七設(shè)定值為40,所述第八設(shè)定值為70,所述第九設(shè)定值為0.015,以及所述第十設(shè)定值為0.003。
全文摘要
一種用于在頭部的醫(yī)學(xué)圖像中分割腦出血位置的設(shè)備，包括用于在所述頭部醫(yī)學(xué)圖像中分割顱骨的內(nèi)部區(qū)域的裝置；從由所述將顱骨的內(nèi)部區(qū)域分割的裝置分割的區(qū)域當(dāng)中，分割可能包含腦出血位置的區(qū)域的裝置，以及用于從由所述將可能包含腦出血位置的區(qū)域分割的裝置分割的區(qū)域當(dāng)中，確定腦出血的位置的裝置。
文檔編號A61B6/03GK101466311SQ200680054972
公開日2009年6月24日 申請日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月13日
發(fā)明者王學(xué)禮, 祺 趙 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司