[发明专利]用于根据3D解剖图像表征骨骼的中心轴的系统和方法

权利要求书

1.一种用于表征骨骼的中心轴的方法，包括：

由计算装置的处理器接收哺乳动物的包括至少所关注骨骼的一部分的一个或多个骨骼的3-D图像；

由所述处理器将在所述3-D图像中的所述所关注骨骼与所述一个或多个骨骼隔离；

由所述处理器生成所述所关注骨骼的二值骨骼掩码；

由所述处理器识别与所述所关注骨骼的内部子体积对应的内部体素，其中所述所关注骨骼的内部子体积包括所述所关注骨骼的内部固体子体积；

由所述处理器使用所述二值骨骼掩码以及所识别的内部体素生成所述所关注骨骼的填充的骨骼掩码；

由所述处理器通过对所填充的骨骼掩码执行3-D细化生成所述所关注骨骼的骨架，以产生包括与表示穿过所述所关注骨骼的内侧路径的3-D中心轴相对应的分支的多个分支；以及

由所述处理器生成已修剪骨架，所述已修剪骨架包括与所述3-D中心轴相对应的分支。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述所关注骨骼是所述哺乳动物的长骨。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述所关注骨骼是非长骨。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述3-D图像由计算机断层摄影扫描仪获得。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述3-D图像在活体上捕获。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述3-D图像在体外捕获。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述3-D图像是所述一个或多个骨骼的皮质组织的外表面的计算机断层摄影图像。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中生成所述所关注骨骼的所述填充的骨骼掩码包括由所述处理器对所述3-D图像的与所述所关注骨骼相对应的部分执行形态学处理，所述形态学处理包括：

对所述所关注骨骼的所述二值骨骼掩码执行3-D二值扩张以形成扩张的骨骼掩码；以及

识别并填充所述扩张的骨骼掩码的边界和/或形态学孔，然后处理结果以生成所述所关注骨骼的所述填充的骨骼掩码。

9.根据权利要求8所述的方法，其包括通过以下方式填充所述所关注骨骼的骨骼掩码的边界和形态学孔：

将来自所述所关注骨骼的所述二值骨骼掩码的图像数据数字地表示为一个或多个数据立方体，其中所述一个或多个数据立方体中的每个数据立方体是体素的3-D数组；

识别所述一个或多个数据立方体中的数据立方体的顶点，其中连接到所述顶点的所述数据立方体的所有三个边缘包含表示所述所关注骨骼内部的体素；

通过连接三个面，根据所述数据立方体的所述三个面形成2-D图像，其中所述三个面连接到所述数据立方体的所述三个边缘；

在形成的所述2-D图像中填充形态学孔以产生填充的表面；以及

将所述填充的表面映射回连接到所述数据立方体的所述三个边缘的三个面。

10.根据权利要求1-4、9中任一项所述的方法，其中对所填充的骨骼掩码执行所述3-D细化包括对所述填充的骨骼掩码进行迭代的3-D细化。

11.根据权利要求1-4、9中任一项所述的方法，其中生成所述已修剪骨架包括由所述处理器对所述所关注骨骼的所述骨架执行形态学处理，所述形态学处理包括：

将所述骨架的单分支中心线树或所述骨架的环识别为主路径；

通过移除所述主路径中未包含的次要分支来修剪所述骨架；以及

平滑所述已修剪骨架。

12.根据权利要求1-4、9中任一项所述的方法，所述方法包括：

根据与所述所关注骨骼相对应的所述3-D中心轴表征所述所关注骨骼。