[发明专利]一种肺结节周边血管量化评估系统及方法

权利要求书

1.一种肺结节周边血管量化评估系统，其特征在于，包括：

肺结节分割模块：对肺部CT影像中的肺结节的边界进行自动勾画，自动分割出肺结节；

包围盒处理模块：以肺结节为中心提取一定尺寸的包围盒，并对包围盒中的肺结节及周围血管进行3D可视化处理；

血管骨架计算模块：提取包围盒内的血管，并计算血管的骨架；

血管量化模块：依据血管的骨架与肺结节之间的距离对肺结节周边血管进行自动量化，其中：

所述肺结节分割模块包括以下子模块：

图像预处理子模块：去除肺部CT影像中的噪音，增强肺区域的信号；

肺区域分割子模块：去除肺部CT影像中病患和检查床之间的空气以及非肺部区域，追踪肺边界，将多张2D影像中的肺边界形成一个定向闭路逆时针的轮廓集，对肺边界进行平滑处理；

肺结节分割子模块：将原CT图像生成二进制CT图像，根据二进制CT图像计算有向距离场，并生成一个记录距离场的体素集，把具有正距离值的兴趣点范围缩小到只包含肺结节的体素，再采用基于形状的分析方法确定肺结节，然后从已确定的肺结节的中心点射出一组射线，根据这些射线与由MCA生成的三角形网格之间的相交点形成结节表面；

依据血管的骨架与肺结节之间的距离对肺结节周边血管进行自动量化的方法如下：

(1)当骨架直接附着在结节上时，判定血管在结节周围；

(2)当骨架到结节表面的最大距离不超过3mm时，判定血管在结节周围；

(3)当骨架到结节表面的距离大于3mm、小于5mm并且骨架的延长线与骨架末端到结节中心的连线之间的角度不超过15゜时，判定血管在结节周围；

(4)其余的骨架在量化中不被考虑。

2.根据权利要求1所述的肺结节周边血管量化评估系统，其特征在于，所述包围盒处理模块包括以下子模块：

包围盒提取子模块：以肺结节为中心，提取一个能完全包含所对应结节的正方体状的包围盒；

3D可视化处理子模块：采用Marching Cubes算法把包围盒内肺体积在三维空间内以三角面片表示出来。

3.根据权利要求1所述的肺结节周边血管量化评估系统，其特征在于，所述血管骨架计算模块包括以下子模块：

非血管区域移除子模块：保留具有管状形状的区域，丢弃所有其他区域；

映射子模块：将血管从几何空间映射到CT图像空间；

血管骨架提取子模块：基于离散化3D物体的排斥力场，使用计算得到的矢量场的拓扑特征来提取血管骨架。

4.利用权利要求1至3任意一项所述的系统量化评估肺结节周边血管的方法，其特征在于，包括以下步骤：

Step1：对肺部CT影像中的肺结节的边界进行自动勾画，自动分割出肺结节；

Step2：以肺结节为中心提取一定尺寸的包围盒，并对包围盒中的肺结节及周围血管进行3D可视化处理；

Step3：提取包围盒内的血管，并计算血管的骨架；

Step4：依据血管的骨架与肺结节之间的距离对肺结节周边血管进行量化评估，其中：

在Step1中，自动分割肺结节的步骤如下：

(1)采用中值滤波法、高斯滤波法、维纳滤波法或拉普拉斯滤波法去除肺部CT影像中的噪音，增强肺区域的信号；

(2)采用3D递归高斯滤波法去除肺部CT影像中病患和检查床之间的空气，根据设定的阈值识别初始肺部区域，对非肺部区域进行泛洪填充，去除高斯滤波后残留的非肺部区域，然后追踪肺边界，并将多张2D影像中的肺边界形成一个定向闭路逆时针的轮廓集，最后对肺边界进行平滑处理；

(3)根据设定的阈值将原CT图像生成二进制CT图像，根据二进制CT图像计算有向距离场，并生成一个记录距离场的体素集，把具有正距离值的兴趣点范围缩小到只包含肺结节的体素，再采用基于形状的分析方法确定肺结节，然后从已确定的肺结节的中心点射出一组射线，计算这些射线与由MCA生成的三角形网格之间的相交点，第一个相交点定义为可见点，将由所有可见点形成的区域视为结节表面。