CN102764124A - 一种基于磁共振成像对穿支皮瓣血管定位与测量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于磁共振成像对穿支皮瓣血管定位与测量的方法，包括以下步骤：采集得到人体皮下组织的磁共振图像，在图像中选取参考点；寻找图像中穿支皮瓣血管穿入肌肉处的位置，设置标记点；读取参考点与标记点的成像坐标，并计算两者之间的位移；对血管进行追踪和分割，并计算出穿支皮瓣血管的长度和直径；并将所有标记点投影至皮肤表面，得到皮肤表面的穿支皮瓣血管标记图像。本发明方法能够精确定位，并精确测量穿支血管的长度和直径大小，所需人工操作的时间少且效率高。
Description
技术领域
本发明方法属于磁共振成像的技术领域，尤其涉及一种基于磁共振成像对穿支皮瓣血管定位与测量的方法。
背景技术
穿支血管是指茎状细小、连接并穿入肌肉组织中的血管，对皮瓣组织供血及再生皮下组织的功能。穿支皮瓣是指以穿支血管供血、由皮肤和脂肪组织构成的大型皮瓣组织。在现今临床的整形外科中，穿支皮瓣手术有着越来越广泛的应用，如植皮，乳房再造手术等。准确测量穿支皮瓣血管位置和直径大小能给外科医生提供有效的解剖信息，有利于穿支皮瓣手术的进行。
传统的穿支皮瓣血管定位方法是利用脉冲多普勒超声仪器在对人体皮下组织进行探测，通过声音信号强弱来判定穿支皮瓣血管位置。该方法的缺点是定位不精确，而且无法反映穿支血管的长度和直径大小的信息。
发明内容
本发明针对现有的定位穿支皮瓣血管的技术方法的不足，提出一种借助于磁共振成像手段以及磁共振图像显示和后处理技术，对穿支皮瓣血管进行精确定位，测量血管长度和直径并对穿支皮瓣血管显示标记的方法。
本发明公开了一种基于磁共振成像对穿支皮瓣血管定位与测量的方法，包括以下步骤：
步骤一：利用磁共振成像技术采集得到人体皮下组织的造影剂增强T1加权磁共振图像，在所述图像中通过感兴趣区工具选取参考点；
步骤二：寻找所述图像中穿支皮瓣血管穿入肌肉处的位置，并用通过所述感兴趣区工具设置标记点；
步骤三：利用计算机程序读取所述参考点与标记点的成像坐标，并计算所述标记点到所述参考点的位移；
步骤四：利用图像分割算法对所述被标记的穿支皮瓣血管进行追踪和分割，分别根据追踪得到的血管边界长度，以及分割得到的血管边界长度和血管面积计算出所述被标记的穿支皮瓣血管的长度和直径；
步骤五：利用3D表面皮肤重建技术对磁共振图像进行皮肤重建显示，并将所有所述标记点投影至皮肤表面，得到皮肤表面的穿支皮瓣血管标记图像。
其中，所述步骤三进一步包括：对所述标记点进行命名。
其中，依据所述标记点相对于所述参考点的方位命名所述标记点。
其中，所述步骤四中，所述被标记穿支皮瓣血管的长度为所述追踪得到的血管边界长度的一半，以如下公式（I）表示：
L=B1/2 （I）
其中，B1为所述追踪得到的血管边界长度，L为所述被标记穿支皮瓣血管的长度。
其中，所述步骤四中，所述被标记的穿支皮瓣血管的直径为所述分割得到的血管边界长度和血管面积的商，以如下公式（II）表示：
D=A/(B2/2) （II）
其中，D为所述被标记的穿支皮瓣血管的直径，A为所述分割得到的血管面积，B2为所述分割得到的血管边界长度。
相较于传统的利用多普勒超声仪器对穿支皮瓣血管进行定位的方法，本发明利用磁共振成像技术采集得到人体皮下组织的造影剂增强高对比度T1加权图像，并通过磁共振图像显示和后处理技术，不仅定位精确，而且能精确测量穿支血管的长度和直径大小。此外，利用本发明方法定位及测量穿支皮瓣血管大部分过程为计算机自动测量过程，只需借助少量人工手动介入，所需时间少且效率高。
附图说明
图1是本发明实施例中对穿支皮瓣血管的边界检测的示意图。
图2是本发明实施例中对穿支皮瓣血管进行正方形范围分段截取的示意图。
图3是本发明实施例中对穿支皮瓣血管标记点的皮肤表面投影的示意图。
图4是本发明实施例中穿支皮瓣血管在3D重建得到的皮肤表面图上的显示和标记的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
本发明基于磁共振成像对穿支皮瓣血管定位与测量的方法，包括以下步骤：
步骤一：利用磁共振成像技术采集得到人体皮下组织的造影剂增强T1加权磁共振图像，在图像中通过感兴趣区工具选取一个参考点。
步骤二：寻找图像中穿支皮瓣血管穿入肌肉处的位置，并用通过感兴趣区工具设置标记点。
步骤三：利用计算机程序读取参考点与标记点的成像坐标，并计算标记点到参考点的位移。对所有穿支血管进行命名标记，命名规则依据相对于参考点左右位置，分别命名为L和R，依据坐标位置从上到下的大小顺序将穿支血管标记为L1、L2、L3，R1、R2、R3等。
步骤四：利用图像分割算法对被标记的穿支皮瓣血管进行追踪和分割，分别根据追踪得到的血管边界长度，以及分割得到的血管边界长度和血管面积计算出被标记的穿支皮瓣血管的长度和直径。
其中，被标记穿支皮瓣血管的长度为追踪得到的血管边界长度的一半，以如下公式（I）表示：
L=B1/2 （I）
式（I）中，B1为追踪得到的血管边界长度，L为被标记穿支皮瓣血管的长度。
被标记的穿支皮瓣血管的直径为分割得到的血管边界长度和血管面积的商，以如下公式（II）表示：
D=A/(B2/2) （II）
式（II）中，D为被标记的穿支皮瓣血管的直径，A为分割得到的血管面积，B2为分割得到的血管边界长度。
步骤五：利用3D表面皮肤重建技术对磁共振图像进行皮肤重建显示，并将所有标记点投影至皮肤表面，得到皮肤表面的穿支皮瓣血管标记图像。
实施例：
本实施例采集的磁共振图像数据为人体腹部的造影剂增强的T1加权图像，数据来源于GE1.5T磁共振成像仪。
步骤一：利用磁共振成像技术采集得到人体皮下组织的造影剂增强T1加权磁共振图像。所使用的成像序列为脂肪信号受抑制的梯度回波序列，其成像参数如下：恢复时间为6.064ms，回波时间为2.92ms，倾倒角为15度，观察野为480*480mm，层厚为3mm，扫描矩阵为512*512。所使用的图像显示工具为OsiriX软件。
步骤二：选取参考点并标记穿支皮瓣血管。
本实施例选取人体腹部中肚脐为参考点，并用借助磁共振图像软件系统中的感兴趣区工具（ROI）在磁共振图像中的腹部左侧位置找到并标记了三处穿支皮瓣血管，在腹部右侧位置处找到并标记了两处穿支皮瓣血管。
步骤三：对标记处进行命名。
利用编写好的OsiriX的插件程序自动读取出包括参考点的所有标记点的成像坐标，并计算各穿支血管标记点到参考点的位移。对所有穿支血管进行命名标记，命名规则依据相对于参考点左右位置，分别命名为L和R，依据坐标位置从上到下的大小顺序将穿支血管标记为L1、L2、L3以及R1、R2、R3等。本实施例在腹部左侧位置有三处穿支皮瓣血管，分别标记为L1、L2、L3，在腹部右侧位置处有两处穿支皮瓣血管,分别标记为R1、R2，如图4所示。
步骤四：自动测量穿支血管的长度。
如图1，对所有标记点处的邻近区域利用图像梯度算子进行边界检测，检测出血管的边界并做追踪，以此检测并计算出穿支皮瓣血管的边界长度B，将边界长度B的一半值定义为穿支皮瓣血管的长度L=B1/2，如公式（I）所示。
步骤五：自动测量穿支血管的直径。
将标记点周围11×11像素正方形范围内的穿支血管进行分断截取。如图2所示，利用对步骤三中已检测出的边界做截取，保留在正方形范围内的血管边界，并计算该部分边界长度B2。此时该部分的血管长度为B2/2。计算边界所包围的血管部分的面积A。最终计算血管直径D=A/(B2/2)。步骤四中五处穿支血管的长度与直径计算值分别如表1所示：
步骤五：利用3D皮肤重建对穿支皮瓣血管的显示标记。
如图3，首先将所有标记的穿支皮瓣血管标记直线投影至皮肤表面。然后利用3D皮肤重建技术对图像进行皮肤重建，最后穿支皮瓣血管的位置在皮肤表面图像上得到显示和标记。穿支皮瓣血管在3D重建得到的皮肤表面图上的显示和标记的实例见图4。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种变动与润饰，本发明保护范围应以权利要求书所界定的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种基于磁共振成像对穿支皮瓣血管定位与测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：利用磁共振成像技术采集得到人体皮下组织的造影剂增强T1加权磁共振图像，在所述图像中通过感兴趣区工具选取参考点；
步骤二：寻找所述图像中穿支皮瓣血管穿入肌肉处的位置，并用通过所述感兴趣区工具设置标记点；
步骤三：利用计算机程序读取所述参考点与标记点的成像坐标，并计算所述标记点到所述参考点的位移；
步骤四：利用图像分割算法对所述被标记的穿支皮瓣血管进行追踪和分割，分别根据追踪得到的血管边界长度，以及分割得到的血管边界长度和血管面积计算出所述被标记的穿支皮瓣血管的长度和直径；
步骤五：利用3D表面皮肤重建技术对磁共振图像进行皮肤重建显示，并将所有所述标记点投影至皮肤表面，得到皮肤表面的穿支皮瓣血管标记图像。
2.如权利要求1所述基于磁共振成像对穿支皮瓣血管定位与测量的方法，其特征在于，所述步骤三进一步包括：对所述标记点进行命名。
3.如权利要求2所述基于磁共振成像对穿支皮瓣血管定位与测量的方法，其特征在于，依据所述标记点相对于所述参考点的方位命名所述标记点。
4.如权利要求1所述基于磁共振成像对穿支皮瓣血管定位与测量的方法，其特征在于，所述步骤四中，所述被标记穿支皮瓣血管的长度为所述追踪得到的血管边界长度的一半，以如下公式（I）表示：
L=B1/2 （I）
其中，B1为所述追踪得到的血管边界长度，L为所述被标记穿支皮瓣血管的长度。
5.如权利要求1所述基于磁共振成像对穿支皮瓣血管定位与测量的方法，其特征在于，所述步骤四中，所述被标记的穿支皮瓣血管的直径为所述分割得到的血管边界长度和血管面积的商，以如下公式（II）表示：
D=A/(B2/2) （II）
其中，D为所述被标记的穿支皮瓣血管的直径，A为所述分割得到的血管面积，B2为所述分割得到的血管边界长度。
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