脑中矢状线漂移测量方法与系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医学领域，尤其涉及一种脑中矢状线漂移测量方法与系统。
【背景技术】
[0002] 脑出血后脑中矢状线漂移的检测和量化是判断颅脑损伤的一个重要指标。目前的 研究表明，对脑出血后脑中矢状线漂移的检测是判断患者存活率的一个重要指标。因此，对 脑中矢状线漂移的检测和量化是颅脑对称性改变的一个重要的检测手段，同时也是判断颅 脑病理改变严重性的临床指征之一。
[0003] 脑中矢状线由占位性病变引起的漂移大体上符合二次贝塞尔曲线，即脑中矢状线 中上下两段属于硬脑膜的大脑镰部分的形变较小，基本不会出现弯曲，而其中段属于透明 膈等软组织的部分由于受压则出现较大的形变。实际上脑中矢状线并不是实际存在的一个 解剖结构，其严格意义上的定义是左右大脑半球的分隔线。目前已有的脑中矢状线漂移的 算法主要可以分为两种：基于局部对称性和基于特征点。
[0004] 基于局部对称性的算法是指通过计算脑中矢状线组成的特征部分的邻近区域的 局部对称性，其通过合适的搜索算法求局部对称性最大的像素，然后通过曲线拟合来求出 漂移后的脑中线，该算法的前提是假设颅脑的局部对称性的存在。现有的基于局部对称性 的算法一般采用二次贝塞尔曲线模型或者线性回归模型，然而，这两种模型都无法很好的 符合脑出血后脑中线漂移的生物力学原理。此外，在局部对称性的计算中，已有算法仅仅是 对理想中矢状线左右两侧的邻域做简单的灰度差，然而该灰度差并不能完全体现局部对称 性的特征。因此，该类算法的整体精度不是很高，并且由于遗传算法等搜索算法本身的时耗 较长，算法的实时性较差。
[0005] 基于特征点的算法是指根据脑中线的特殊解剖结构关系，利用图谱配准、角点检 测、多分辨率水平集等方法，其通过寻找脑中线结构的一些特征点或者区域，然后对特征点 进行曲线拟合求出漂移后的脑中线。这种算法虽然在脑中矢状线有较小漂移的数据上能够 得到较好的结果，但是对于占位效应严重，脑中矢状线漂移较大的数据检测精度较差，甚至 可能因为特征点或特征区域消失而无法检测。
【发明内容】
[0006] 针对上述问题，本发明的目的在于提供一种脑中矢状线漂移测量方法，其对脑中 矢状线的漂移预测不依赖构成脑中矢状线的特征结构，对于占位效应严重的病例，侧脑室 部分消失或者完全消失的情况下，依然能够很好的实现脑中矢状线的漂移预测，且预测准 确度高，符合临床经验。
[0007] 本发明提供一种脑中矢状线漂移测量方法，包括如下步骤：
[0008] 获取第一颅脑图像；
[0009] 从获取的第一颅脑图像中提取出脑组织，并从所述脑组织中提取出血肿及理想脑 中矢状线，以获得所述血肿与所述理想脑中矢状线的相对位置关系；
[0010] 利用改进型的Voigt-NL模型预测所述血肿引起所述理想中线的漂移，以获得漂 移后的脑中矢状线；及
[0011] 根据灰度对称特征以及形状对称特征，对所述漂移后的脑中矢状线进行修正，以 获得修正后的漂移中线。
[0012] 其中，所述从获取的第一颅脑图像中提取出脑组织，并从所述脑组织中提取出血 肿及理想中线，以获得所述血肿与所述理想中线的相对位置关系，包括：
[0013] 从所述第一颅脑图像中提取出所述脑组织，其中，对所述第一颅脑图像进行二值 化及形态学处理后获得第二颅脑图像；
[0014] 利用局部自适应阈值和案例表达的方法，从所述脑组织中提取所述血肿；
[0015] 基于局部对称性及奇异点剔除的方法，从所述脑组织中提取中矢状面，进而提取 出理想脑中矢状线，其中，所述理想脑中矢状线为所述颅脑在生理状况正常时的脑中矢状 线；及
[0016] 对所述第二颅脑图像进行旋转，以使所述理想脑中矢状线位于竖直的位置。
[0017] 其中，所述利用改进型的Voigt-NL模型预测所述血肿引起所述理想中线的漂移， 以获得漂移后的脑中矢状线，包括：
[0018] 建立改进型的Voigt-NL模型，以获取所述血肿与所述理想中线的应力-应变表达 式；
[0019] 计算所述改进型Voigt-NL模型的参数；及
[0020] 根据所述改进型Voigt-NL模型模拟所述血肿与所述脑组织的相互作用关系，对 所述理想中线的漂移进行计算，以获得漂移后的脑中矢状线。
[0021] 其中，所述建立改进型的Voigt-NL模型，以获取所述血肿与所述理想中线的应 力-应变方程，包括：
[0022] 用所述血肿与所述理想中线之间的引力来表示所述理想中线受到所述血肿的压 力，获得所述改进型Voigt-NL模型的应力；及
[0023]引入距离调和项对所述应力进行调节，获得所述应力-应变表达式。
[0024] 其中，所述根据所述改进型Voigt-NL模型模拟所述血肿与所述脑组织的相互作 用关系，对所述理想中线的漂移进行计算，以获得漂移后的脑中矢状线，包括：
[0025] 逐点计算所述血肿的重心P到所述理想中线上各点％的距离r1;及
[0026] 根据所述距离^及所述应力-应变方程，计算各点的应变，即各点的漂移距离，从 而获得漂移后的脑中矢状线。
[0027] 其中，所述根据灰度对称特征以及形状对称特征，对所述漂移后的脑中矢状线进 行修正，以获得修正后的漂移中线，包括：
[0028] 根据小孔成像的原理，计算邻域窗口的大小；
[0029] 计算灰度对称系数及形状对称系数；及
[0030] 根据所述局部对称系数矩阵及邻域窗口，对所述漂移中线进行极值搜索和平滑处 理后，得到修正漂移中线。
[0031] 其中，所述根据小孔成像的原理，计算邻域窗口的大小，包括：
[0032] 连接所述血肿的重心P和所述理想中线上的点仏，并将连线延长，从而该连线与所 述血肿的边界分别交于点队及点B2;
[0033] 以应变ε为焦距，以为小孔，分别计算B挪B2关于所述小孔Q满镜像点C2和 C1;及
[0034] 以点(：2和C i为邻域窗口的对角点，确定所述邻域窗口。
[0035] 其中，所述计算灰度对称系数及形状对称系数，包括：
[0036] 计算所述灰度对称系数；及
[0037] 计算所述形状对称系数。
[0038] 其中，所述计算所述灰度对称系数，包括：
[0039] 取一像素所在列作为垂直方向的对称轴，依次求与该对称轴水平对称的各个像素 的灰度差；
[0040] 根据所述邻域内各点与各像素的距离进行高斯加权；及
[0041] 根据所述灰度对称系数构建灰度对称系数图，并对所述灰度对称系数图进行边界 提取及归一化处理。
[0042] 本发明还提供一种脑中矢状线漂移测量系统，包括成像模块、图像提取模块、处理 模块及修正模块，其中：
[0043] 所述成像模块，用于获取第一颅脑图像；
[0044] 图像提取模块，用于从所述第一颅脑图像中提取出脑组织，并从所述脑组织中提 取出血肿及理想脑中矢状线，以获得所述血肿与所述理想脑中矢状线的相对位置关系；
[0045] 所述处理模块，用于利用改进型的Voigt-NL模型计算所述血肿引起所述理想中 线的漂移，以获得漂移后的脑中矢状线；
[0046] 所述修正模块，用于根据灰度对称特征以及形状对称特征，对所述漂移后的脑中 矢状线进行修正，以获得修正后的漂移中线。
[0047] 其中，所述图像提取模块包括第一提取模块、第二提取模块、第三提取模块及图像 旋转模块，
[0048] 所述第一提取模块，用于从所述第一颅脑图像中提取出所述脑组织，其中，对所述 第一颅脑图像进行二值化及形态学处理后获得第二颅脑图像；
[0049] 所述第二提取模块，用于从所述脑组织中提取所述血肿；
[0050] 所述第三提取模块，用于从所述脑组织中提取中矢状面，进而提取出理想脑中矢 状线；
[0051] 所述图像旋转模块，用于对所述第二颅脑图像进行旋转，以使所述理想脑中矢状 线位于竖直的位置。
[0052] 其中，所述处理模块包括模型建立模块、参数计算模块及漂移计算模块，
[0053] 所述模型建立模块，用于建立改进型的Voigt-NL模型，以获取所述血肿与所述理 想中线的应力-应变表达式；
[0054] 所述参数计算模块，用于计算所述改进型Voigt-NL模型的参数；
[0055] 所述漂移计算模块，用于根据所述模型建立模块建立的改进型Voigt-NL模型，对 所述理想中线的漂移进行计算，以获得漂移后的脑中矢状线。
[0056] 其中，所述模型建立模块包括应力设置模块及应力调节模块，
[0057] 所述应力设置模块，用于设置所述理想中线受到所述血肿的压力，获得所述改进 型Voigt-NL模型的应力；
[0058] 所述应力调节模块，用于引入距离调和项对所述应力进行调节，获得所述应 力-应变表达式。
[0059] 其中，所述修正模块包括邻域窗口计算模块、对称系数计算模块、极值搜索模块及 平滑处理模块，
[0060] 所述邻域窗口计算模块，用于根据小孔成像的原理，计算邻域窗口的大小；
[0061] 所述对称系数计算模块，用于计算灰度对称系数及形状对称系数；
[0062] 所述极值搜索模块，用于对所述漂移中线进行极值搜索；
[0063] 所述平滑处理模块，用于对所述漂移中线进行平滑处理，以得到修正漂移中线。
[0064] 其中，所述对称系数计算模块包括灰度对称系数计算模块及形状对称系数计算模 块，
[0065] 所述灰度对称系数计算模块，用于计算所述灰度对称系数；
[0066] 所述形状对称系数计算模块，用于计算所述形状对称系数。
[0067] 本发明实施例提供的脑中矢状线漂移测量方法与系统，通过采用改进型的 Voigt-NL模型模拟所述血肿与所述理想中线之间的相互作用，获得所述漂移中线，再结合 灰度对称系数与梯度对称系数的矩阵对得到的漂移中线进行修正，以获得所述修正漂移中 线，从而使得所述修正漂移中线尽可能的接近理想的预测结果。本发明提供的脑中矢状线 漂移测量方法，不依赖构成脑中矢状线的特征结构，对于占位效应严重的病例，侧脑室部分 消失或者完全消失的情况下，依然能够很好的实现脑中矢状线的漂移预测，且预测准确度 高，符合临床经验。
【附图说明】
[0068] 为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作 简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普 通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0069] 图1是本发明实施例提供的脑中矢状线漂移测量方法的流程示意图。
[0070] 图2(a)~图2(c)是本发明实施例提供的脑组织提取过程图。
[0071] 图3是从图2(c)所示的脑组织中提取出血肿的示意图。
[0072] 图4(a)至图4(c)是从不同的脑组织中提取理想中线的示意图。
[0073] 图5是对第二颅脑图像进行旋转的示意图。
[0074] 图6是Voigt模型的示意图。
[0075] 图7是血肿与理想中线的相互作用示意图。