一种确定器官与肿瘤接触面积的方法和装置与流程

本申请涉及临床医学领域，尤其涉及一种确定器官与肿瘤接触面积的方法和装置。

背景技术：

保肾的手术现在成为大多数肿瘤的标准治疗方法，如何在更小的创面下，将肿瘤进行完全切除，从而实现完全治疗，这与肿瘤学等同性与根治性肾切除术相比同样重要。随着计算机技术的发展，一些比较疑难的病例，可以通过计算机辅助进行治疗。这使得保肾功能的技术得以实现，并且保肾功能保护的益处逐渐彰显。肾部分切除术的适应证已经扩大，包括具有复杂手术解剖的肿瘤。手术切除是器官肿瘤的一线临床治疗的有效手段，如何有效切除肿瘤，并尽量减少对肾脏的伤害从而为后续康复治疗提供良好的基础，已经成为现代医疗技术的发展方向之一。

肿瘤与其周围未受累的肾实质接触面积，是肾切除和肾重建的一个重要性指标。肿瘤与肾脏的接触表面积越大，肾实质手术中的创伤面越大，病人出血量等一系列的并发病况都会可能出现。同时切除的肾组织量越多，对于患者的存活率提出一定的挑战，并且需要的再生程度越大。因此，肿瘤与器官的接触面积的准确性对于医生进行手术切除具有重要的指导意义。

技术实现要素：

本申请的实施例提供一种确定器官与肿瘤接触面积的方法和装置，用于确定器官与肿瘤的接触面积。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本申请的实施例提供了一种方法，该方法包括：

根据载有肿瘤的器官的dicom图像确定器官掩膜图像和肿瘤掩膜图像，其中，确定所述器官掩膜图像的像素值为第一像素；

根据所述肿瘤掩膜图像建立所述肿瘤的三维模型，其中，所述三维模型的表面为由多个几何图形拼接而成；

判断各所述几何图形的顶点在所述器官掩膜图像中的像素值是否为所述第一像素值；

若是，则确定所述顶点所在像素栅格中的第一距离和第二距离，其中，所述第一距离为所述像素栅格上且位于所述器官内的第一像素栅格顶点与所述顶点的距离，所述第二距离为所述像素栅格上且位于所述器官外的第二像素栅格顶点与所述顶点的距离；

若所述第一距离小于所述第二距离，则确定所述顶点为目标顶点，根据所述目标顶点确定目标几何图形的面积。

第二方面，本申请的实施例提供了一种装置，应用于第一方面所述的方法，所述装置包括：

获取单元，用于根据载有肿瘤的器官的dicom图像确定器官掩膜图像和肿瘤掩膜图像，其中，确定所述器官掩膜图像的像素值为第一像素；

模型处理单元，用于根据所述肿瘤掩膜图像建立所述肿瘤的三维模型，其中，所述三维模型的表面为由多个几何图形拼接而成；

判断单元，用于判断各所述几何图形的顶点在所述器官掩膜图像中的像素值是否为所述第一像素值；

若是，则确定所述顶点所在像素栅格中的第一距离和第二距离；

其中，所述第一距离为所述像素栅格上且位于所述器官内的第一像素栅格顶点与所述顶点的距离，所述第二距离为所述像素栅格上且位于所述器官外的第二像素栅格顶点与所述顶点的距离；

若所述第一距离小于所述第二距离，则确定所述顶点为目标顶点；

计算单元，用于根据所述目标顶点确定目标几何图形的面积。

第三方面，提供了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当被计算机执行时使所述计算机执行如第一方面所述的方法。

本申请所提供的一种确定器官与肿瘤接触面积的方法和装置，根据载有肿瘤的器官的dicom图像确定器官掩膜图像和肿瘤掩膜图像，确定器官掩膜图像的像素值为第一像素值，根据肿瘤掩膜图像建立肿瘤图像的三维模型，该三维模型的表面由多个几何图形拼接而成，判断几何图形的顶点在器官掩膜图像中的像素值是否为第一像素值，若是，则确定在像素值为第一像素值的像素栅格中的顶点距像素栅格上位于器官内和器官外的像素栅格顶点的第一距离和第二距离，若第一距离小于第二距离，则确定像素栅格中的顶点是在器官内，即肿瘤三维模型表面上与器官所接触的目标顶点，根据目标顶点确定器官与肿瘤的接触面积，提高确定器官与肿瘤的接触面积值的准确度。

附图说明

图1为本申请的实施例提供的一种确定器官与肿瘤接触面积的方法流程示意图；

图2为本申请的实施例提供的一种携带肿瘤的肾脏的横截面结构示意图；

图3为本申请的实施例提供的一种肾脏的横截面结构示意图；

图4为本申请的实施例提供的一种肿瘤的横截面结构示意图；

图5为本申请的实施例提供的一种肿瘤三维模型的结构示意图；

图6为本申请的实施例提供加载像素栅格的肾脏器官掩膜图像示意图；

图7为图6在a处的像素栅格的放大示意图；

图8为另一像素栅格的放大示意图；

图9本申请的实施例提供的一种确定器官与肿瘤接触面积的装置结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种确定器官与肿瘤接触面积的方法和装置，应用于计算器官与肿瘤的接触面积，器官可以包括肾脏和肝脏，该方法包括：根据载有肿瘤的器官的dicom图像确定器官掩膜图像和肿瘤掩膜图像，其中，确定器官掩膜图像的像素值为第一像素；根据肿瘤掩膜图像建立肿瘤的三维模型，其中，三维模型的表面为由多个几何图形拼接而成；判断各几何图形的顶点在器官掩膜图像中的像素值是否为第一像素值；若是，则确定顶点为目标顶点，根据目标顶点确定目标几何图形的面积，由此确定器官与肿瘤的接触面积，对于临床上估计手术的出血量、脏器的存活率都有非常大的指导意义。

实施例1、

本申请实施例提供了一种确定器官与肿瘤接触面积的方法，参照图1中所示，该方法包括s110-s150：

s110、根据载有肿瘤的器官的dicom图像确定器官掩膜图像和肿瘤掩膜图像，其中，确定器官掩膜图像的像素值为第一像素。

获取病人的医学dicom（digitalimagingandcommunicationsinmedicine，dicom）图像，dicom图像可以包括病人携带肿瘤的器官的多个横截面，横截面可以包括计算机断层扫描(computedtomography，ct)图像、核磁共振（magneticresonance，mr）图像，以该器官为肾脏为例，参照图2中所示，图中为携带肿瘤的肾脏100的一个横截面图像，通过利用计算机辅助外科手术系统对图2中携带肿瘤的肾脏100的多个横截面图像进行分割可以确定肾脏掩膜图像和肿瘤掩膜图像，并通过对肾脏掩膜图像根据算法进行重建以得到肾脏掩膜图像的像素值，确定肾脏掩膜图像的像素值为第一像素值。可选的，重建算法可以包括神经网络、区域增长等算法。

示例性的，参照图3中所示，图中为肾脏110的肾脏掩膜图像，示例性的，参照图4中所示，图中为肿瘤120的肿瘤掩膜图像。其中，加载于像素栅格上的肾脏掩膜图像的像素值为第一像素，示例的，第一像素为255，即肾脏掩膜图像的高亮区域，由该高亮区域指示肾脏器官的所在位置，在肾脏器官之外的区域的像素值为0，即肾脏掩膜图像的黑色区域。

s120、根据肿瘤掩膜图像建立肿瘤的三维模型，其中，三维模型的表面为由多个几何图形拼接而成。

具体的，根据肿瘤掩膜图像并利用算法对肿瘤掩膜图像进行面绘制处理，建立生成肿瘤的三维图形，可选的，算法可以包括滑动立方体（marchingcube）算法。示例性的，根据肿瘤120的掩膜图像和滑动立方体算法可以得到图5中肿瘤120的三维模型。

进一步地，肿瘤120的三维模型的表面由多个几何图形拼接而成，可选的，几何图形可以包括三角形、四边形等，从而可以将肿瘤120的表面划分为多个几何图形，并可以得到多个拼接三维模型的几何图形的顶点。

示例性的，确定肿瘤120的三维模型为光固化立体（stereolithography，stl）格式，stl格式为表示三角形网格的一种文件格式，是用三角形的法向向量的坐标，以及三角形的三个顶点的坐标来描述一个三角形的结构，也就是说，stl格式的三维模型是以多个三角形所拼接而成。

s130、判断各几何图形的顶点在器官掩膜图像中的像素值是否为第一像素值，若是，则确定顶点所在像素栅格中的第一距离和第二距离，其中，第一距离为像素栅格上且位于器官内的第一像素栅格顶点与顶点的距离，第二距离为像素栅格上且位于器官外的第二像素栅格顶点与顶点的距离。

确定三维模型所拼接的几何图形顶点的坐标值，根据顶点的坐标值确定顶点在器官掩膜图像中的像素值是否是第一像素值，若是，则确定该顶点所在像素栅格中的第一距离和第二距离。

需要说明的是，如图6所示，对几何图形上顶点在器官掩膜图像中的像素值是在加载像素栅格的器官掩膜图像中进行确定，因此顶点的像素值是以栅格单元的像素值所确定。若在像素栅格中包括有器官部分，则此像素栅格的像素值为第一像素值，为进一步提高像素栅格中的顶点是否与器官相接触，提高目标顶点的计算准确性，需确定顶点在像素栅格内的第一距离和第二距离。

如图6和图7所示，图7为图6在a处的像素栅格的放大示意图，其中，像素栅格中包括有肾脏器官110部分，则该像素栅格的像素值为第一像素值，在图7中所示出的像素栅格中包括栅格顶点a1、a2、a3和a4，肿瘤三维模型上几何图形的顶点在此像素栅格内为o1点，其中，栅格顶点a1和a2位于器官内，即栅格顶点a1、a2为第一像素栅格顶点，栅格顶点a3和a4位于器官外，即栅格顶点a3和a4为第二像素栅格顶点，确定第一距离l1为位于此像素栅格内的顶点o1分别与第一像素栅格顶点a1和a2之和，确定第二距离l2为位于此像素栅格顶点o1分别与第二像素栅格顶点a3和a4之和。

s140、若第一距离小于第二距离，则确定顶点为目标顶点。如图6所示，第一距离l1小于第二距离l2，则确定该顶点o1为目标顶点，即目标顶点位于肾脏器官上，由于顶点是肿瘤三维模型表面几何图形的点，因此，所确定目标顶点即为肾脏器官与肿瘤相接触的点，由该点确定肾脏器官与肿瘤之间的接触面积。通过由多个几何图形所拼接围设形成的三维模型，确定拼接形成三维模型的表面的几何图形的顶点与肾脏的位置关系，无需处理肿瘤三维模型内部的坐标点，一方面可保证肿瘤表面与器官表面接触面积值计算准确性，降低计算误差，另一方面可减少数据计算量。

示例的，在图8中所示出的像素栅格中包括栅格顶点b1、b2、b3和b4，肿瘤三维模型上几何图形的顶点在此像素栅格内为o2点，其中，栅格顶点b1和b2位于器官内，即栅格顶点b1、b2为第一像素栅格顶点，栅格顶点b3和b4位于器官外，即栅格顶点b3和b4为第二像素栅格顶点，确定第一距离l3为位于此像素栅格内的顶点o2分别与第一像素栅格顶点b1和b2之和，确定第二距离l4为位于此像素栅格顶点o2分别与第二像素栅格顶点b3和b4之和。其中，第一距离l3大于第二距离l4，则顶点o2非目标顶点。

由此，对像素值为第一像素值的像素栅格内的顶点确定其第一距离和第二距离，以进一步地确定在像素栅格下该顶点与器官的位置关系，提高与器官所接触的肿瘤表面顶点确定准确性。

通过三维模型上几何图形的顶点在器官掩膜图像中像素值的大小并根据，确定几何图形的顶点是否是位于器官内部，由此确定肿瘤的三维模型的表面上位于器官内部的点，由此，确定器官与肿瘤表面上所接触的点，进而确定器官与肿瘤的接触面积。

为简化计算数据量并提高接触面积的计算效率，根据几何图形的顶点确定几何图形的特征点，判断特征点在器官掩膜图像中的像素值是否为第一像素值，若是，则确定特征点所在像素栅格中的第一距离和第二距离。可选的，特征点为几何图形的重心点或中心点。以此通过几何特性的特征点表征的几何图形上各顶点，简化数据计算量。

示例性的，以肿瘤120的三维模型为stl格式为例，并确定几何图形的特征点为重心点，设其中一个三角形的三个顶点坐标为：a（，，），b（，，），c（，，），则可以得到该三角形的重心点的坐标为（，，），通过判断重心点的坐标值确定重心点所在像素栅格中的第一距离和第二距离。其中，对于特征点在像素栅格中第一距离和第二距离的确定方法在前文中以做说明。由此通过将三角形的三个顶点由所重心点进行表征计算，确定重心点的像素值是否为第一像素值，无需确定三角形的三个顶点的像素值，简化计算量。可选的，特征点还可为中心点，本实施例在此不做赘述。

s150、根据目标顶点确定目标几何图形的面积。

具体地，目标几何图形由多个目标顶点围设而成，确定由多个目标顶点所围设的图形的面积即为目标几何图形的面积，也就是肿瘤与器官之间的接触面积。其中，以多个目标顶点所围设而成的外轮廓图形作为目标几何图形，并确定目标几何图形的面积。

可选的，若通过几何图形的特征点判断顶点的像素值是否为第一像素值并确定特征点所在像素栅格内的第一距离和第二距离，若特征点为目标顶点，确定由特征点所表征的几何图形的面积，以各特征点所表征的几何图形的面积之和作为目标几何图形的面积。具体的，特征点由几何图形的顶点所确定，因此特征点与所确定该特征点的几何图形之间是一一对应的关系，通过特征点的像素值确定该特征点为目标顶点时，确定该特征点所对应表征的几何图形的面积。在遍历三维模型各几何图形的特征点之后，确定为目标顶点的特征点所对应的几何图形的面积之和为目标几何图形的面积，即为肿瘤与器官之间的接触面积。

本申请所提供的一种确定器官与肿瘤接触面积的方法和装置，根据载有肿瘤的器官的dicom图像确定器官掩膜图像和肿瘤掩膜图像，确定器官掩膜图像的像素值为第一像素值，根据肿瘤掩膜图像建立肿瘤图像的三维模型，该三维模型的表面由多个几何图形拼接而成，判断几何图形的顶点在器官掩膜图像中的像素值是否为第一像素值，若是，则确定在像素值为第一像素值的像素栅格中的顶点距像素栅格上位于器官内和器官外的像素栅格顶点的第一距离和第二距离，若第一距离小于第二距离，则确定像素栅格中的顶点是在器官内，即肿瘤三维模型表面上与器官所接触的目标顶点，根据目标顶点确定器官与肿瘤的接触面积，提高确定器官与肿瘤的接触面积值的准确度。对于临床上估计手术的出血量、脏器的存活率都有非常大的指导意义。

实施例2、

本申请实施例提供了一种确定器官与肿瘤接触面积的装置，参照图9中所示，该计算装置200包括：

获取单元210，用于根据载有肿瘤的器官的dicom图像确定器官掩膜图像和肿瘤掩膜图像，其中，确定器官掩膜图像的像素值为第一像素；

模型处理单元220，用于根据肿瘤掩膜图像建立肿瘤的三维模型，其中，三维模型的表面为由多个几何图形拼接而成；

判断单元230，用于判断各几何图形的顶点在器官掩膜图像中的像素值是否为第一像素值；

若是，则确定顶点所在像素栅格中的第一距离和第二距离；

其中，第一距离为像素栅格上且位于器官内的第一像素栅格顶点与顶点的距离，第二距离为像素栅格上且位于器官外的第二像素栅格顶点与顶点的距离；

若第一距离小于第二距离，则确定顶点为目标顶点；

计算单元240，用于根据目标顶点确定目标几何图形的面积。

可选的，计算单元240具体用于：目标几何图形由多个目标顶点围设而成，确定目标几何图形的面积。

可选的，判断单元230具体用于：根据几何图形的顶点确定几何图形的特征点，判断特征点在器官掩膜图像中的像素值是否为第一像素值，若是，则确定特征点所在像素栅格中的第一距离和第二距离。

可选的，计算单元240具体用于：若特征点为目标顶点，则目标几何图形包括由特征点所表征的几何图形，确定目标几何图形的面积。

由于本申请的实施例中的装置可以应用于上述方法，因此，其所能获得的技术效果也可参考上述方法实施例，本申请实施例在此不再赘述。

本申请的实施例提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当被计算机执行时使计算机执行如图1所述的方法。

需要说明的是，上述各单元可以为单独设立的处理器，也可以集成在控制器的某一个处理器中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于控制器的存储器中，由控制器的某一个处理器调用并执行以上各单元的功能。这里所述的处理器可以是一个中央处理器（centralprocessingunit，cpu），或者是特定集成电路（applicationspecificintegratedcircuit，asic），或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。