一种脑转移瘤三维体积测量方法、系统、终端及介质

本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种脑转移瘤三维体积测量方法、系统、终端及介质。

背景技术：

1、临床上脑转移瘤的体积测量主要依赖以下三种方式：基于recist或rano-bm标准的二维径线测量，其缺陷在于脑转移瘤形态多不规则，二维测量结果与真实三维体积之间缺乏可靠的相关性，无法准确反映肿瘤的真实体积；影像科医师手工逐层勾画，其缺陷在于处理一例多发转移患者通常耗时较长，且不同医师之间、同一医师不同次操作之间的勾画结果存在显著的主观差异，可重复性差，难以满足临床高通量精准测量的需求；基于深度学习的自动分割方法，其缺陷在于依赖大量高质量的人工标注训练数据，模型泛化性受限于训练集分布，在不同mri设备、不同扫描参数下的表现不稳定，且部署需要高性能gpu硬件支持，临床落地困难。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种脑转移瘤三维体积测量方法、系统、终端及介质，提高三维体积测量效率和精度，实现活性区与坏死区的量化评估，易于实施。

2、第一方面，本发明的技术方案提供一种脑转移瘤三维体积测量方法，包括以下步骤：

3、s1，获取预处理的t1wi增强序列，对图像进行灰度归一化并提取脑实质掩膜；

4、s2，在脑实质掩膜范围内，针对每个体素计算三维邻域窗口内的局部鲁棒统计量，基于局部鲁棒统计量计算增强对比度指数，并基于增强对比度指数的直方图分布采用动态分层阈值策略确定最终分割阈值；

5、s3，以高于最终分割阈值预设倍数的体素连通域作为种子点，从每个种子点出发进行三维区域生长，其中生长停止判据同时包括：目标体素的增强对比度指数不低于最终分割阈值的设定倍数，且目标体素的归一化灰度不低于其邻域窗口内背景体素的平均灰度，生长所得区域经形态学后处理得到肿瘤分割掩膜；

6、s4，在肿瘤分割掩膜内部，计算肿瘤区域整体灰度均值和灰度标准差，将灰度低于的连通域标记为坏死/囊变区，其余标记为活性增强区，分别计算活性区与坏死区的体积并求和得到肿瘤总体积；其中，分区敏感系数根据肿瘤区域整体灰度分布的偏态程度自动调整。

7、第二方面，本发明的技术方案提供一种脑转移瘤三维体积测量系统，包括：

8、数据预处理模块，用于获取预处理的t1wi增强序列，对图像进行灰度归一化并提取脑实质掩膜；

9、对比度指数计算模块，用于在脑实质掩膜范围内，针对每个体素计算三维邻域窗口内的局部鲁棒统计量，基于局部鲁棒统计量计算增强对比度指数，并基于增强对比度指数的直方图分布采用动态分层阈值策略确定最终分割阈值；

10、三维区域生长模块，用于以高于最终分割阈值预设倍数的体素连通域作为种子点，从每个种子点出发进行三维区域生长，其中生长停止判据同时包括：目标体素的增强对比度指数不低于最终分割阈值的设定倍数，且目标体素的归一化灰度不低于其邻域窗口内背景体素的平均灰度，生长所得区域经形态学后处理得到肿瘤分割掩膜；

11、体积计算模块，用于在肿瘤分割掩膜内部，计算肿瘤区域整体灰度均值和灰度标准差，将灰度低于的连通域标记为坏死/囊变区，其余标记为活性增强区，分别计算活性区与坏死区的体积并求和得到肿瘤总体积；其中，分区敏感系数γ根据肿瘤区域整体灰度分布的偏态程度自动调整。

12、第三方面，本发明的技术方案提供一种终端，包括：

13、存储器，用于存储脑转移瘤三维体积测量程序；

14、处理器，用于执行所述脑转移瘤三维体积测量程序时实现如上述任一项所述脑转移瘤三维体积测量方法的步骤。

15、第四方面，本发明的技术方案提供一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质上存储有脑转移瘤三维体积测量程序，所述脑转移瘤三维体积测量程序被处理器执行时实现如上述任一项所述脑转移瘤三维体积测量方法的步骤。

16、从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

17、通过增强对比度指数计算、动态阈值确定、双重判据三维区域生长及灰度统计分区等进行图像处理，仅需单序列t1wi增强图像，实现从原始图像到肿瘤三维体积测量的自动化，提高测量效率和精度；同时，在区域生长过程中同时采用对比度指数约束和局部背景灰度约束作为双重停止判据，使分割区域被有效约束于肿瘤实体范围内，防止其向水肿区或正常脑实质溢出，保证测量的准确性；另外，基于肿瘤区域内部灰度分布的统计特征，将灰度低于的连通域自动标记为坏死/囊变区并计算其体积，方便获得活性区与坏死区各自的体积数据及坏死占比，实现量化评估；再者无需依赖任何人工神经网络或深度学习模型，无需训练数据和gpu硬件支持，易于实施。

1.一种脑转移瘤三维体积测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的脑转移瘤三维体积测量方法，其特征在于，步骤s1具体包括：

3.根据权利要求1所述的脑转移瘤三维体积测量方法，其特征在于，步骤s2具体包括：

4.根据权利要求3所述的脑转移瘤三维体积测量方法，其特征在于，权重系数根据当前体素与邻域体素的空间距离和灰度相似度确定，表示为：

5.根据权利要求1所述的脑转移瘤三维体积测量方法，其特征在于，步骤s3具体包括：

6.根据权利要求1所述的脑转移瘤三维体积测量方法，其特征在于，步骤s4具体包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的脑转移瘤三维体积测量方法，其特征在于，分区敏感系数根据肿瘤区域整体灰度分布的偏态程度自动调整，具体包括：

8.一种脑转移瘤三维体积测量系统，其特征在于，包括：

9.一种终端，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有脑转移瘤三维体积测量程序，所述脑转移瘤三维体积测量程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述脑转移瘤三维体积测量方法的步骤。