一种基于区域生长的膝关节股骨胫骨分割方法及系统与流程

文档序号:34482676发布日期:2023-06-15 16:54阅读:101来源:国知局
一种基于区域生长的膝关节股骨胫骨分割方法及系统与流程

本发明涉及医疗影像处理的,尤其涉及一种基于区域生长的膝关节股骨胫骨分割方法及系统。


背景技术:

1、膝关节处的股骨和胫骨是连接整个膝关节最为重要的两大骨块,股骨和胫骨分割是膝关节置换手术中不可或缺的一步,在膝关节置换手术的术前规划中,需要精准快速的分割出股骨和胫骨。

2、现有技术中大多利用深度学习的方法分割股骨和胫骨,该方法存在运行速度慢、对计算机配置要求高以及对一些复杂病例分割不稳定的问题,而利用传统的分割算法则会存在分割不完整以及粘连等问题。


技术实现思路

1、针对上述问题,本发明的目的在于提供一种基于区域生长的膝关节股骨胫骨分割方法及系统,以解决膝关节置换手术术前规划中膝关节股骨胫骨分割速度慢、分割效果不稳定以及分割不完整和粘连等问题。

2、本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的:

3、一种基于区域生长的膝关节股骨胫骨分割方法,包括以下步骤:

4、s1:获取待分割的膝关节医学影像;

5、s2:手动选取所述膝关节医学影像上的股骨或胫骨的生长种子点;

6、s3:对所述膝关节医学影像进行粗分割,获得进行所述粗分割后的膝关节骨干数据;

7、s4:对所述膝关节医学影像进行细分割,优化区域生长算法中的生长条件,补充进行所述粗分割后的所述膝关节骨干数据中缺失的膝关节数据,获得进行所述细分割后的膝关节股骨和胫骨连接处的膝关节连接数据;

8、s5:对通过所述粗分割后的所述膝关节骨干数据和通过所述细分割后的所述膝关节连接数据进行数据融合,获得轮廓完整的膝关节股骨胫骨影像数据;

9、s6:对融合后的所述膝关节股骨胫骨影像数据进行粗填充,填充位于骨内部的数据点,获得进行所述粗填充后的所述膝关节股骨胫骨影像数据;

10、s7:对进行所述粗填充后的所述膝关节股骨胫骨影像数据利用三维滑动窗口迭代填充孔洞,获得与周围数据形态一致、位置一致以及完整平滑的所述膝关节股骨胫骨影像数据。

11、进一步地,在步骤s3中,对所述膝关节医学影像进行所述粗分割,获得进行所述粗分割后的所述膝关节骨干数据,具体为:

12、设定第一hu值范围,将所述膝关节医学影像数据中在所述第一hu值范围内的数据点加入生长队列,并将所述数据点标记为三维模型点;

13、设定第二hu值范围,将所述膝关节医学影像数据中在所述第二hu值范围内的所述数据点标记为所述三维模型点,但不加入所述生长队列;

14、其中,所述第一hu值范围和所述第二hu值范围为所述膝关节医学影像数据中表示骨的hu值范围,且所述第一hu值范围中的hu值大于所述第二hu值范围中的hu值。

15、进一步地,在步骤s4中,对所述膝关节医学影像进行所述细分割,优化区域生长算法中的生长条件,补充进行所述粗分割后的所述膝关节骨干数据中缺失的膝关节数据,获得进行所述细分割后的膝关节股骨和胫骨连接处的所述膝关节连接数据,具体为:

16、以所述生长种子点为起点,统计所述生长队列中每个待生长点的3*3*3空间领域的hu平均值;

17、若所述待生长点的hu值高于所述hu平均值,同时判断所述待生长点不位于股骨和胫骨的连接处时,将所述待生长点加入所述生长队列并标记为所述三维模型点;

18、对所述生长队列中的所述待生长点进行不断迭代,获得进行所述细分割后的膝关节股骨和胫骨连接处的所述膝关节连接数据。

19、其中,判断所述待生长点不位于股骨和胫骨的连接处,具体为;

20、利用所述膝关节医学影像中层与层之间的关系,当所述待生长点的hu值高于上层点的hu值或高于下层点的hu值时,所述待生长点不位于股骨和胫骨的连接处。

21、进一步地,在步骤s5中,对通过所述粗分割后的所述膝关节骨干数据和通过所述细分割后的所述膝关节连接数据进行数据融合,获得轮廓完整的膝关节股骨胫骨影像数据,具体为:

22、分别获取通过所述粗分割后的所述膝关节骨干数据中的所述三维模型点和通过所述细分割后的所述膝关节连接数据中标记的所述三维标记点;

23、对所述膝关节骨干数据中的所述三维模型点和所述膝关节连接数据中标记的所述三维标记点进行合并融合,合并融合后的所有的所述三维标记点组成的影像数据为轮廓完整的所述膝关节股骨胫骨影像数据。

24、进一步地,在步骤s6中,对融合后的所述膝关节股骨胫骨影像数据进行粗填充,填充位于骨内部的所述数据点,获得进行所述粗填充后的所述膝关节股骨胫骨影像数据,具体为:

25、判断所述膝关节股骨胫骨影像数据中的所述数据点在x,y,z三个方向上是否都存在标记过的所述三维模型点,若在x,y,z三个方向上都存在标记过的所述三维模型点,则认为所述数据点位于骨内部,标记为所述三维模型点;

26、经过对所述膝关节股骨胫骨影像数据中的所述数据点的不断迭代,获得进行所述粗填充后的所述膝关节股骨胫骨影像数据。

27、进一步地,在步骤s7中,对进行所述粗填充后的所述膝关节股骨胫骨影像数据利用所述三维滑动窗口迭代填充孔洞,获得与周围数据形态一致、位置一致以及完整平滑的所述膝关节股骨胫骨影像数据,具体为:

28、构建三维滑动窗口,将所述三维滑动窗口置于进行所述粗填充后的所述膝关节股骨胫骨影像数据中;

29、依次滑动所述三维滑动窗口,当所述三维滑动窗口中的三维中心点对应的所述数据点未被标记为所述三维模型点时,判断所述三维滑动窗口与进行所述粗填充后的所述膝关节股骨胫骨影像数据之间所述三维标记点重叠的方向的个数,若重叠方向个数大于4,则将所述数据点标记为所述三维模型点,并加入所述生长队列;

30、经过不断迭代,获得与周围数据形态一致、位置一致以及完整平滑的所述膝关节股骨胫骨影像数据。

31、一种用于执行如上述的基于区域生长的膝关节股骨胫骨分割方法的基于区域生长的膝关节股骨胫骨分割系统,包括:

32、影像获取模块,用于获取待分割的膝关节医学影像;

33、种子点选取模块,用于手动选取所述膝关节医学影像上的股骨或胫骨的生长种子点;

34、粗分割模块,用于对所述膝关节医学影像进行粗分割,获得进行所述粗分割后的膝关节骨干数据;

35、细分割模块,用于对所述膝关节医学影像进行细分割,优化区域生长算法中的生长条件,补充进行所述粗分割后的所述膝关节骨干数据中缺失的膝关节数据,获得进行所述细分割后的膝关节股骨和胫骨连接处的膝关节连接数据;

36、数据融合模块,用于对通过所述粗分割后的所述膝关节骨干数据和通过所述细分割后的所述膝关节连接数据进行数据融合,获得轮廓完整的膝关节股骨胫骨影像数据;

37、粗填充模块,用于对融合后的所述膝关节股骨胫骨影像数据进行粗填充,填充位于骨内部的数据点,获得进行所述粗填充后的所述膝关节股骨胫骨影像数据;

38、细填充模块,用于对进行所述粗填充后的所述膝关节股骨胫骨影像数据利用三维滑动窗口迭代填充孔洞,获得与周围数据形态一致、位置一致以及完整平滑的所述膝关节股骨胫骨影像数据。

39、一种计算机设备,包括存储器和一个或多个处理器,所述存储器中存储有计算机代码,所述计算机代码被所述一个或多个处理器执行时,使得所述一个或多个处理器执行如上述的方法。

40、一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机代码,当所述计算机代码被执行时,如上述的方法被执行。

41、与现有技术相比,本发明包括以下有益效果是:

42、本发明通过提供一种基于区域生长的膝关节股骨胫骨分割方法,包括:s1:获取待分割的膝关节医学影像;s2:手动选取所述膝关节医学影像上的股骨或胫骨的生长种子点;s3:对所述膝关节医学影像进行粗分割,获得进行所述粗分割后的膝关节骨干数据;s4:对所述膝关节医学影像进行细分割,优化区域生长算法中的生长条件,补充进行所述粗分割后的所述膝关节骨干数据中缺失的膝关节数据,获得进行所述细分割后的膝关节股骨和胫骨连接处的膝关节连接数据;s5:对通过所述粗分割后的所述膝关节骨干数据和通过所述细分割后的所述膝关节连接数据进行数据融合,获得轮廓完整的膝关节股骨胫骨影像数据;s6:对融合后的所述膝关节股骨胫骨影像数据进行粗填充,填充位于骨内部的数据点,获得进行所述粗填充后的所述膝关节股骨胫骨影像数据;s7:对进行所述粗填充后的所述膝关节股骨胫骨影像数据利用三维滑动窗口迭代填充孔洞,获得与周围数据形态一致、位置一致以及完整平滑的所述膝关节股骨胫骨影像数据。上述技术方案,通过采用区域生长方法和计算机图像处理技术对医学图像数据进行处理,解决了目前传统方法分割缺失、粘连以及深度学习方法分割速度较慢的问题,实现了膝关节分割稳定及速度较快的技术效果,为膝关节置换手术提供了一个较好的基础。

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