[发明专利]基于肺部支气管树的分段方法及定位病灶的方法

权利要求书

1.一种基于肺部支气管树的分段方法，其特征在于：在获取肺部CT图像后，通过计算实现对支气管分叉点的标记，根据树的原理将标记好的支气管构建多叉树；然后通过以下步骤对多叉树进行肺段定位：

a)首先确定肺部气管，即多叉树的根节点是气管，部分图像由于气管形状弯曲，导致气管被分为多段的情况，此时通过分叉点判定合并为一段；

b)由气管的子节点找一级支气管，即左、右主支气管，确定左、右肺；

c)由左、右主支气管的子节点确定出左肺上叶、左肺下叶、右肺上叶及对应右肺向下分支，由右肺向下分支的子节点可以确定右肺中叶、右肺下叶；

d)由左肺上叶的子节点确定上支、舌段支气管，进而通过条件判断确定左肺上叶尖后段支气管、左肺上叶前段支气管、左肺上叶上舌段支气管、左肺上叶下舌段支气管；

e)由左肺下叶的子节点先确定左肺下叶背段支气管，进而通过条件判断确定左肺下叶前内基底段支气管、左肺下叶外基底段支气管、左肺下叶后基底段支气管；

f)由右肺上叶的子节点及条件判断确定右肺上叶尖段支气管、右肺上叶后段支气管、右肺上叶前段支气管；

g)由右肺中叶的子节点及条件判断确定右肺中叶外侧段支气管、右肺中叶内侧段支气管；

h)由右肺下叶的子节点先确定右肺下叶背段支气管，再通过条件判断确定出右肺下叶内基底段支气管、右肺下叶前基底段支气管、右肺下叶外基底段支气管、右肺下叶后基底段支气管；

i)定位掩码标记，将右肺上叶尖段支气管、右肺上叶后段支气管、右肺上叶前段支气管分别标记为1、2、3，右肺中叶外侧段支气管、右肺中叶内侧段支气管分别标记为4、5，右肺下叶背段支气管、右肺下叶内基底段支气管、右肺下叶前基底段支气管、右肺下叶外基底段支气管、右肺下叶后基底段支气管分别标记为6、7、8、9、10；将左肺上叶尖后段支气管、左肺上叶前段支气管、左肺上叶上舌段支气管、左肺上叶下舌段支气管分别标记为11、12、13、14，左肺下叶背段支气管、左肺下叶前内基底段支气管、左肺下叶外基底段支气管、左肺下叶后基底段支气管分别标记为15、16、17、18；其余支气管分支标记为19。

2.根据权利要求1所述的基于肺部支气管树的分段方法，其特征在于：所述的构建多叉树是通过计算支气管树掩码数组的连通区域排除模型生成除支气管树之外的其他小区域；然后，应用卷积核为3×3的多维卷积找到支气管树分叉点，形态学运算提取肺部支气管树结构；再通过距离转换，计算出图像中非零点到最近背景点的距离，实现对支气管分叉点的标记。

3.一种利用如权利要求1或2所述的分段方法定位病灶的方法，其特征是，包括以下步骤：

A)通过分段方法得到分段数据后，准备50例及以上肺部CT数据进行反复执行获取支气管树分段训练数据集，生成支气管树分段模型；

B)将带有病灶的肺部数据利用分段模型推理生成包含肺部18段支气管的支气管树分段数据；

C)应用3d欧式距离计算病灶掩码到18段支气管的最短距离，输出病灶所在的左右肺、肺叶、肺段的标记，确定出病灶在肺部的具体位置。

4.根据权利要求3所述的定位病灶的方法，其特征在于所述的步骤A)分段训练方式是：首先对支气管树分段数据预处理，经过裁剪、重采样和正则化处理后的数据利用nnUnet框架训练1000次，为了输入输出尺寸相同，使用填充卷积来实现，nnUnet根据需要自动设置超参数，初始通道数依据实验的需求设置为2n；上采样使用反卷积操作，激活函数使用LeakyReLU；上下采样每个卷积层分别执行两次卷积块，除最底下的两层外使用深监督；所述的50例及以上肺部CT数据其中训练集、验证集比例为4：1，生成支气管树分段模型。