一种三维光声代表截面确定方法、装置、设备及介质

本技术涉及医学成像，尤其涉及一种三维光声代表截面确定方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、光声成像能够获取末梢组织的三维血管结构。对于手指、足趾等具有明显长轴方向的组织，常需从三维数据中确定一个代表性截面，用于定量分析与病例比较。

2、现有代表截面的确定方式主要包括人工凭经验选片、按固定层号或几何中心选片、按最大强度或最大血管面积选片，或对单张切片进行质量评分后选片。

3、然而，上述方式仅依赖单一指标进行判决，无法保证所选截面的解剖位置在不同样本间的一致性，以及容易将边界伪影、环形伪影、局部饱和等异常结构误判为代表截面，最终导致选择的代表截面并不具备代表性。

技术实现思路

1、本技术提供一种三维光声代表截面确定方法、装置、设备及介质，可以选出具备代表性的截面。

2、为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、第一方面，本技术提供了一种三维光声代表截面确定方法，包括：

4、获取待分析组织的候选截面序列；

5、对候选截面序列中的各候选截面进行相似度计算，得到各候选截面的主成分相似度；对候选截面序列中的各候选截面进行血管结构特征计算，得到各候选截面的血管结构得分；对候选截面序列中的各候选截面进行解剖位置评估，得到各候选截面的位置得分；对候选截面序列中的各候选截面进行相邻切片一致性评估，得到各候选截面的一致性得分；对候选截面序列中的各候选截面进行伪影检测，得到各候选截面的伪影惩罚值；

6、基于主成分相似度、血管结构得分、位置得分、一致性得分和伪影惩罚值，确定各候选截面的综合评分；

7、基于各候选截面的综合评分，筛选出代表截面。

8、在一些可能的实现方式中，获取待分析组织的候选截面序列，包括：

9、获取待分析组织的三维光声体数据；

10、对三维光声体数据进行阈值分割，得到初始二值掩膜；

11、对初始二值掩膜进行形态学闭运算、孔洞填充和最大连通域筛选，得到组织三维掩膜；

12、基于组织三维掩膜，确定候选截面序列。

13、在一些可能的实现方式中，基于组织三维掩膜，确定候选截面序列，包括：

14、基于组织三维掩膜，确定目标光声体数据；

15、基于目标光声体数据，确定组织长轴和长轴空间范围；

16、在长轴空间范围内将多个与组织长轴正交的截面确定为候选截面序列。

17、在一些可能的实现方式中，对候选截面序列中的各候选截面进行相似度计算，得到各候选截面的主成分相似度，包括：

18、将候选截面序列中的各候选截面转换为一维向量，构建切片矩阵；

19、对切片矩阵进行中心化处理，得到中心化矩阵；

20、对中心化矩阵进行主成分分析，得到各主成分向量和各主成分向量的特征值；

21、根据每个主成分向量对应的特征值，计算得到每个主成分向量对应的权重；

22、针对每个候选截面，分别计算该候选截面与各个主成分向量的相似度，并将每个相似度与对应主成分向量的权重相乘后累加，得到该候选截面的主成分相似度。

23、在一些可能的实现方式中，基于主成分相似度、血管结构得分、位置得分、一致性得分和伪影惩罚值，确定各候选截面的综合评分，包括：

24、针对每一候选截面，将该候选截面的主成分相似度、血管结构得分、位置得分、一致性得分进行加权求和，得到该候选截面的加权总分；

25、将该候选截面的加权总分减去该候选截面的伪影惩罚值，得到该候选截面的综合评分。

26、在一些可能的实现方式中，基于各候选截面的综合评分，筛选出代表截面，包括：

27、从各候选截面中选取综合评分最高的候选截面作为初选截面；

28、判断初选截面的综合评分是否不低于预设阈值；

29、若是，则将初选截面确定为代表截面；若否，则输出图像质量不足提示。

30、在一些可能的实现方式中，对候选截面序列中的各候选截面进行伪影检测，得到各候选截面的伪影惩罚值，包括：

31、针对每一候选截面，计算该候选截面的边缘高亮比例、环形伪影指标、条纹伪影指标、饱和像素比例、组织外高亮点指标和重建缺失区域指标；

32、将边缘高亮比例、环形伪影指标、条纹伪影指标、饱和像素比例、组织外高亮点指标、重建缺失区域指标进行加权融合，得到对应候选截面的伪影惩罚值。

33、第二方面，本技术提供了一种三维光声代表截面确定装置，包括：

34、获取模块，用于获取待分析组织的候选截面序列；

35、计算模块，用于对候选截面序列中的各候选截面进行相似度计算，得到各候选截面的主成分相似度；对候选截面序列中的各候选截面进行血管结构特征计算，得到各候选截面的血管结构得分；对候选截面序列中的各候选截面进行解剖位置评估，得到各候选截面的位置得分；对候选截面序列中的各候选截面进行相邻切片一致性评估，得到各候选截面的一致性得分；对候选截面序列中的各候选截面进行伪影检测，得到各候选截面的伪影惩罚值；

36、截面确定模块，用于基于主成分相似度、血管结构得分、位置得分、一致性得分和伪影惩罚值，确定各候选截面的综合评分；基于各候选截面的综合评分，筛选出代表截面。

37、第三方面，本技术提供了一种计算设备，包括存储器和处理器；

38、其中，在所述存储器中存储有一个或多个计算机程序，所述一个或多个计算机程序包括指令；当所述指令被所述处理器执行时，使得所述计算设备执行如第一方面中任一项所述的方法。

39、第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序用于执行如第一方面中任一项所述的方法。

40、第五方面，本技术提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令，在所述计算机指令被计算机执行时，所述计算机执行如第一方面中任一项所述的方法。

41、由上述技术方案可知，本技术至少具有如下有益效果：

42、在本技术中，通过获取待分析组织的候选截面序列，分别计算每个候选截面的主成分相似度、血管结构得分、解剖位置得分、相邻切片一致性得分以及伪影惩罚值，再将上述结果融合得到综合评分，按照评分高低选出代表截面。这种方式不再依靠人工判断、固定层位或单一指标确定截面，而是从整体结构变化、血管显示情况、解剖位置合理性、相邻切片连贯性和伪影影响等多个角度进行评价。采用这样的处理方式，可以减少人为选择带来的结果差异，让不同使用者、不同批次的数据得到更统一的结果；可以适应不同对象在组织长度、弯曲形态和摆放角度上的差别，让选出的截面在解剖位置上保持一致；可以避免把伪影、局部高亮噪声或异常孤立结构错误选为代表截面；可以充分利用相邻切片之间的连续性，降低单层噪声、血管局部断裂或运动伪影带来的影响；可以兼顾更多影响代表性的因素，让评价过程更全面，最终能够从三维光声体数据中选出具备代表性的截面。

43、应当理解的是，本技术中对技术特征、技术方案、有益效果或类似语言的描述并不是暗示在任意的单个实施例中可以实现所有的特点和优点。相反，可以理解的是对于特征或有益效果的描述意味着在至少一个实施例中包括特定的技术特征、技术方案或有益效果。因此，本说明书中对于技术特征、技术方案或有益效果的描述并不一定是指相同的实施例。进而，还可以任何适当的方式组合本实施例中所描述的技术特征、技术方案和有益效果。本领域技术人员将会理解，无需特定实施例的一个或多个特定的技术特征、技术方案或有益效果即可实现实施例。在其他实施例中，还可在没有体现所有实施例的特定实施例中识别出额外的技术特征和有益效果。