获取灌注参数图及病变区域的方法和可读存储介质与流程

本申请涉及医学图像处理领域，特别是涉及一种获取灌注参数图及病变区域的方法和可读存储介质。

背景技术：

1、随着医学影像技术及计算机技术的发展，脑ct灌注成像(ctp)已成为当前检查急性缺血性脑卒中的重要影像学方法。通过对ct灌注图像进行量化分析，可以得到患者的相关脑血流动力学灌注参数，如脑血容量(cerebral blood volume,cbv)、脑血流量(cerebral blood flow,cbf)、平均传输时间(mean transient time,mtt)等，并根据灌注参数图识别正常脑组织、病变组织(梗死核心)及可再灌注的缺血组织(缺血半暗带)等。

2、快速、准确处理ct灌注影像，得到灌注参数图并识别梗死核心及缺血半暗带的位置及范围，对及性脑卒中患者的治疗至关重要。但ct灌注影像受噪声影响，信噪比较低。ct灌注影像中的噪声主要来源有：量子噪声、ct硬件系统固有的限制所引入的噪声、图像重建过程中引入的噪声等。ct灌注影像中的噪声不可避免，而这些噪声会严重影响参数图计算的准确性，进而影响到梗死核心及缺血半暗带区域的识别。因此，在计算参数图前对ct灌注影像进行滤波降噪处理是十分必要的。目前大多数ct灌注影像的后处理方法均采用高斯滤波或双边滤波等方法对影像进行降噪处理，但这些滤波方法只考虑了空间域及值域信息，忽略了连续扫描ct灌注影像的时间信息，因此降噪效果有限。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种获取灌注参数图及病变区域的方法。

2、本申请获取灌注参数图及病变区域的方法，包括：

3、获得不同时刻下基于脑ct灌注影像的三维动态ct灌注影像；

4、对所述三维动态ct灌注影像中的每一个体素进行滤波处理，得到滤波后的三维动态ct灌注影像，所述滤波处理包括：在不同时刻，针对每一当前体素，利用与当前体素相邻体素的空间相似度和时间强度相似度，对其进行滤波；

5、根据滤波后的三维动态ct灌注影像，获取灌注参数图及病变区域。

6、可选的，所述时间强度相似度通过下式获得：

7、式中，p为当前体素，n为当前体素的相邻体素，σ1为时间-强度相似度标准偏差，exp为指数函数，msd(p,n)为体素p与相邻体素n的时间-强度曲线的均方差；

8、可选的，所述均方差通过下式获得：

9、式中，t为三维动态ct灌注影像每个层面不同时刻的总个数，i(p(x,y,z,t))为空间位置在(x,y,z)处的体素p在t时刻的强度值，i(n(ξ,η,ζ,t))为空间位置在(ξ,η,ζ)处的体素n在t时刻的强度值。

10、可选的，所述空间相似度通过下式获得：

11、式中，d(p,n)为体素p与相邻体素n的欧氏距离，σ2为空间相似度标准偏差。

12、可选的，所述滤波处理的过程通过下式进行：

13、

14、其中，l(p)为归一化系数，x、y、z为滤波核的预设半径，p为当前体素，n当前体素的相邻体素，ts(p,n)为体素p与体素n的时间强度相似度，ds(p,n)为体素p与体素n的空间相似度，(ξ,η,ζ)为体素n的三个空间位置坐标，(x,y,z)为体素p的三个空间位置坐标，i、j、k为用于累加的变量，i(n(ξ+i,η+j,ζ+k,t))为空间位置(ξ+i,η+j,ζ+k)在t时刻的强度值，f(p(x,y,z,t))为体素p滤波后在t时刻的强度值。

15、可选的，根据滤波后的三维动态ct灌注影像，获取灌注参数图，具体包括：

16、根据滤波后的三维动态ct灌注影像，获得组织时间密度曲线、动脉输入函数、以及静脉输出函数；

17、利用所述静脉输出函数修正所述动脉输入函数，获得修正后的动脉输入函数；

18、根据所述组织时间密度曲线和所述修正后的动脉输入函数获得残余函数；

19、根据所述残余函数获得灌注参数图，所述灌注参数图包括脑血流量cbf参数图和残余函数达峰时间tmax参数图。

20、可选的，每个时刻下的所述三维动态ct灌注影像，由该时刻的脑ct灌注影像依次通过图像配准、去除颅骨、去除侧脑室形成。

21、可选的，获得病变区域包括获得梗死核心区域，具体包括：

22、获得低灌注区三维连通域：利用第一阈值对每个层面的tmax参数图依次进行二值化、闭运算和孔洞填充，组合后获得低灌注区三维连通域；

23、获得正常cbf参照基准：将每一层面的脑ct灌注影像划分为左右半脑两侧，根据残余函数达峰时间大于第一阈值的体素在所述左右半脑两侧的占比，将左右半脑两侧归类为异常侧和正常侧，计算获得正常侧中小于第二阈值的体素的脑血流量的平均值，该平均值作为正常cbf参照基准；

24、获得梗死核心区域：获得相对cbf参数图，所述相对cbf参数图为每个体素的脑血流量与所述正常cbf参照基准的比值图，利用第三阈值对所述相对cbf参数图依次进行二值化、闭运算和孔洞填充，组合后与所述低灌注区三维连通域取交集，获得三维交集区域，对每一层面的三维交集区域依次进行闭运算和孔洞填充，获得梗死核心区域；

25、可选的，获得病变区域包括获得半暗带区域，具体包括：

26、结合所述低灌注区三维连通域、以及梗死核心区域，获得所述半暗带区域。

27、本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本申请所述的获取灌注参数图及病变区域的方法的步骤。

28、本申请获取灌注参数图及病变区域的方法至少具有以下效果：

29、本申请能够全自动进行灌注参数图的图像后处理，在对三维动态ct灌注影像进行滤波时，利用相邻体素的空间相似度和时间强度相似度，对其进行滤波，不仅考虑了空间相似度信息，还考虑了连续扫描ct灌注影像的时间信息，提高了影像的信噪比及计算准确性，后续流程中获得的获取灌注参数图及病变区域更加可靠。

技术特征：

1.获取灌注参数图及病变区域的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的获取灌注参数图及病变区域的方法，其特征在于，所述时间强度相似度通过下式获得：

3.根据权利要求2所述的获取灌注参数图及病变区域的方法，其特征在于，所述均方差通过下式获得：

4.根据权利要求1所述的获取灌注参数图及病变区域的方法，其特征在于，所述空间相似度通过下式获得：

5.根据权利要求1所述的获取灌注参数图及病变区域的方法，其特征在于，所述滤波处理的过程通过下式进行：

6.根据权利要求1所述的获取灌注参数图及病变区域的方法，其特征在于，根据滤波后的三维动态ct灌注影像，获取灌注参数图，具体包括：

7.根据权利要求1所述的获取灌注参数图及病变区域的方法，其特征在于，每个时刻下的所述三维动态ct灌注影像，由该时刻的脑ct灌注影像依次通过图像配准、去除颅骨、去除侧脑室形成。

8.根据权利要求7所述的获取灌注参数图及病变区域的方法，其特征在于，获得病变区域包括获得梗死核心区域，具体包括：

9.根据权利要求8所述的获取灌注参数图及病变区域的方法，其特征在于，获得病变区域包括获得半暗带区域，具体包括：

10.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～9任一项所述的获取灌注参数图及病变区域的方法的步骤。

技术总结
本申请涉及一种获取灌注参数图及病变区域的方法和计算机可读存储介质，获取灌注参数图及病变区域的方法包括：获得不同时刻下基于脑CT灌注影像的三维动态CT灌注影像；对所述三维动态CT灌注影像中的每一个体素进行滤波处理，得到滤波后的三维动态CT灌注影像，所述滤波处理包括：在不同时刻，针对每一当前体素，利用与当前体素相邻体素的空间相似度和时间强度相似度，对其进行滤波；根据滤波后的三维动态CT灌注影像，获取灌注参数图及病变区域。本申请利用空间相似度和时间强度相似度进行滤波，不仅考虑了空间相似度信息，还考虑了连续扫描CT灌注影像的时间信息，提高了影像的信噪比及计算准确性，后续流程中获得的获取灌注参数图及病变区域更可靠。

技术研发人员：向建平,刘欣,何京松,单晔杰
受保护的技术使用者：杭州脉流科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11