[发明专利]一种基于医学影像分割肾脏血管房室的方法

说明书

技术领域

本发明属于医学影像分析技术领域，具体涉及一种基于医学影像分割肾脏血管房室的方法。

背景技术

基于医学影像分析肾脏的滤过功能将会成为未来临床应用的一个发展趋势，而且目前已经有大量的相关研究开展。在这个分析过程中，房室模型是被广泛应用的一个分析模型。研究中对于肾脏房室模型的划分各不相同，包括两室模型、三室模型等，均用于描述血液在整个肾脏的滤过过程。而相同的是，无论是几室模型，都会包含一个血管房室的划分，即血液从血管房室向其它房室滤过。在计算分析的过程中，获知血管房室的体积对肾脏滤过功能的计算有重要意义。然而，在目前基于医学影像的肾脏滤过功能分析中，还没有提出关于血管房室的分割提取方法。较常见的是针对肾脏皮质和髓质的划分。而研究表明，血管房室在物理结构上，部分位于肾脏皮质中，部分位于肾脏髓质中。

肾小球滤过率 (GFR，glomerular filtration rate)是指单位时间内两肾生成滤液的量，肾小球滤过率与肾血浆流量的比值称为滤过分数。肾小球滤过率和滤过分数是衡量肾功能的指标。基于医学影像来分析肾小球滤过率已经成为该领域的研究热点，尤其是基于动态增强MRI影像的肾脏功能分析，因其具有扫描无辐射、对比剂计量小、可同时获得分侧肾脏的功能值等优点，将有非常好的应用前景。

1.现有的分析模型需要血管房室的划分

现有的基于动态增强MRI影像的肾脏功能分析中，均涉及肾脏血管房室的划分。在Patlak-Rutland二室模型中，肾脏被划分为两个房室：血管房室和小管房室，如图1所示。从图1中可以看出，动脉血浆首先流入肾脏血管，之后通过肾小球的滤过功能进入肾脏的小管房室。Lee等提出了的一个三室化的模型，Lee VS, Rusinek H, Bokacheva L, et al. Renal function measurements from MR renography and a simplified multicompartmental model [J]. Am J Physiol Renal Physiol. 2007, 292(5):F1548-1559.其对于肾脏房室的划分与Patlak-Rutland模型不同，它将三个房室定义为：血管房室A、近端小管房室P和亨勒袢房室L，如图2所示，来自动脉的血浆流Ao进入肾血管房室A，之后含示踪剂的血浆经过肾小球滤过进入近端小管房室P，剩余部分经过肾静脉（向下的实线箭头）离开肾脏。滤过的液体横贯亨勒袢房室L，并经过输尿管离开肾脏。不含示踪剂的水经P和L房室重吸收进入小管周围的毛细血管，分别以和的比例，如虚线所示。这里近端小管房室P完全包含在肾脏皮质中，勒袢房室L完全包含在肾脏髓质中，而血管房室A部分包含于皮质，部分包含于髓质。

2.皮髓质分割方法

由于目前没有针对血管房室的分割方法，基本上都是对肾脏进行皮质和髓质的分割。肾脏皮髓质的划分方法相对较多，相关的列举如下：

中国专利【CN 100586371 C】公开了一种基于磁共振三维肾图的图像处理系统，一种基于磁共振三维肾图的图像处理系统，其特征在于：它包括一个磁共振成像工作站，一台辅助计算控制装置，磁共振工作站通过灌注成像方式得到不同时相的磁共振影像，所述辅助控制装置，根据相关的计算方法完成对三维磁共振肾图的计算和显示输出，所述辅助技算控制装置包括：图像处理模块、抓取图像模块、图像切除模块、图像识别模块、图像剪影模块、图像分割模块和综合匹配模块。本发明能够较为准确的矫正MRI图像获取过程中肾脏由于呼吸导致的运动，并能对皮髓质进行准确的分割。

中国专利【CN200410020673】公开了一种医学图像的三维分割方法，采用Canny算子进行边缘检测，采用余弦函数进行轮廓插值，利用Canny算子和梯度信息生成图像的全局能量代价函数，作为交互式分割基础，实现对关键层的轮廓提取，进而在关键层之间利用基于余弦函数的插值方法产生中间层轮廓，同时在中间层轮廓上根据该层的局部能量代价自动生成种子点，并依据局部能量代价函数进行轮廓的自动调整，对插值生成的轮廓进行自动的修正，从而得到真正的分割区域。

文章<Automatic renal cortex segmentation using implicit shape registration and novel multiple surfaces graph search.>中提到了利用隐含形状配准及多表面图搜索的方法来分割肾脏皮质。