[发明专利]十字韧带分割的方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及医学图像处理技术领域，尤其涉及一种十字韧带分割的方法及其系统。

背景技术

十字韧带也被称为交叉韧带，是膝关节的重要稳定结构。十字韧带损伤在人们的日常运动中较为高发。在手术前对十字韧带的状态进行清晰成像能够为手术医生提供重要手术依据，为手术的顺利进行提供有力保障。在CT（Computed Tomography,计算机断层扫描）图像中，正常的十字韧带无法显影，或者有时在韧带重建手术后扫描的CT图像中能够微弱显影，只有在MRI（Magnetic Resonance Imaging,核磁共振成像）的一些图像序列中能够较为清晰地显影。

在MRI图像中，对膝关节十字韧带的分割一直是一个难点。在一些MRI图像序列中，十字韧带的灰度值较低。在图像中与膝关节股骨和胫骨的骨密质、半月板、软骨及膝关节肌肉等组织相连且难以相互区分，在单独分割韧带时一直受到这些灰度相似组织的干扰，这使得在医学图像中提取十字韧带成为非常棘手的任务。而十字韧带包括前十字韧带和后十字韧带，两条韧带在某些区域常常粘连在一起，这也给单独分割两条韧带造成极大的困难。并且，目前国内还没有任何与医学图像十字韧带分割相关的技术方案。

综上可知，现有的十字韧带分割技术在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种十字韧带分割的方法及其系统，以实现对在膝关节的医学图像上对十字韧带进行分割。

为了实现本发明的一个发明目的，本发明提供了一种十字韧带分割的方法，所述方法包括：

中心点确定步骤：确定需要分割的十字韧带中心点点集；

计算步骤：根据所述十字韧带中心点点集，计算所述十字韧带的提取区域；

提取步骤：在所述提取区域内提取所述十字韧带。

根据所述的方法，所述中心点确定步骤包括：

从膝关节的三维图像中查找需要提取的所述十字韧带的走向，并且找到清晰显示的所述十字韧带截面圆走动的第一截面；

在所述第一截面挪动层面点取所述十字韧带截面圆心，每隔多个层面点取一次所述十字韧带截面圆心；

点取的所有所述十字韧带截面圆心组成所述十字韧带中心点点集。

根据所述的方法，所述计算步骤包括：

根据所述需要提取的十字韧带的外形估测所述十字韧带的最大半径，并统计以每个所述十字韧带中心点为球心的半径邻域内所有像素点的灰度值；

设定十字韧带的灰度阈值范围，其中低阈值为I_L，高阈值为I_H，根据每个十字韧带中心点球形邻域内所有点的灰度值输出一幅二值图像，所述二值图像中各个点坐标与所述三维图像一一对应；

将所述二值图像中灰度值为1的像素点组成第一区域；

将所述二值图像以1或2个像素半径膨胀，获得第二区域,所述第二区域为所述十字韧带的提取区域。

根据所述的方法，所述提取步骤包括：

重新设定所述十字韧带的灰度阈值范围，其中低阈值为I_L'=I_L-10，高阈值为I_H'=I_H+10，在所述第二区域中提取灰度值范围在内的所有像素点；

对提取的所述像素点进行半径为3～5个像素的闭运算，获得所述十字韧带的分割结果。

根据所述的方法，在所述中心点确定步骤之前包括：

获取所述膝关节的三维图像的步骤；

所述第一截面可以是膝关节的冠状面、横截面或者是矢状面；

所述每隔多个层面为每隔5个层面。

为了实现本发明的另一发明目的，本发明还提供了一种十字韧带分割的系统，所述系统包括：

中心点确定模块，用于确定需要分割的十字韧带中心点点集；

计算模块，用于根据所述十字韧带中心点点集，计算所述十字韧带的提取区域；

提取模块，用于在所述提取区域内提取所述十字韧带。

根据所述的系统，所述中心点确定模块包括：

查找子模块，用于从膝关节的三维图像中查找需要提取的十字韧带的走向，并且找到清晰显示的所述十字韧带截面圆走动的第一截面；

点取子模块，用于在所述第一截面挪动层面点取所述十字韧带截面圆心，每隔多个层面点取一次所述十字韧带截面圆心；

点取的所有所述十字韧带截面圆心组成所述十字韧带中心点点集。

根据所述的系统，所述计算模块包括：