(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111618857.6 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 点内 （上海） 生物科技有限公司 地址 200120 上海市浦东 新区郭守敬路498 号8幢19号楼3层 (72)发明人 袁康　陈嘉骏　 (74)专利代理 机构 上海容慧专利代理事务所 (普通合伙) 31287 专利代理师 于晓菁 (51)Int.Cl. G06T 7/11(2017.01) G06T 7/136(2017.01) G06T 7/00(2017.01) G06V 10/764(2022.01) G06K 9/62(2022.01)G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G06N 20/10(2019.01) (54)发明名称 一种基于支气管拓扑结构的肺段分割方法、 装置及系统 (57)摘要 本发明涉及一种基于支气管拓扑结构的肺 段分割方法、 装置及系统,属于图像处理技术领 域。 所述方法包括以下步骤： S1:获取肺部图像， 对所述的肺部图像进行支气管的关键点预测和 连接关系预测； S2： 基于所述的支气管拓扑结构 图， 完成动静脉的肺段级分类， 进而得到肺段的 分割结果； 本发 明可以自动对支气管进行分级和 定位， 提高了病灶及其所属肺段的定位精度， 能 够帮助医生方便精准的定位病灶位置及其所属 肺段。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114445419 A 2022.05.06 CN 114445419 A 1.一种基于支气管拓扑 结构的肺段分割方法， 其特 征在于， 所述方法包括以下步骤： S1:获取肺部图像， 对所述的肺部图像进行支气管的关键点预测 和连接关系预测； S2： 基于所述的支气管拓扑结构图， 完成动静脉的肺段级分类， 进而得到肺段的分割结 果； 所述步骤S1包括： S11： 对肺部图像进行阈值分割、 归一化、 数据增强、 重采样和过采样操作， 得到模型输 入数据； S12： 对支气管分割图像进行腐蚀操作得到支气管骨架图， 并对其进行卷积操作， 提取 出端点和交叉点 等关键点， 确定连接关系； S13： 采用上述的支气管关键点和连接关系作为训练标签， 构建两阶段的3D ‑UNet网络 对肺部图像数据进行计算， 直接预测支气管的关键点 位置和连接关系； 所述步骤S1包括： S14:所述支气管的关键点位置和连接关系表现为关键点的热力图和嵌入矩阵的差值， 所述热力图和嵌入矩阵差值的损失函数由Focal损失和L1损失按照不同的权重组合而成， 组合权重随着损失函数值的变化而自动调整； 所述Focal损失和L1损失的公式为： H(p,q)＝ ‑p(X)*logq(X)‑(1‑p(X))*log(1‑q(X)) 其中H(p,q)为Focal损失， p(x)为真实概率分布， q(x)为真实概率分布， X为预测的热力 图， Y为标注的热力图。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤S1包括： S15:基于所述支气管关键点和连接关系的预测结果和支气管肺段的先验知识， 根据分 支走向依次完成从支气管主干级、 分支级、 肺叶级和肺段级的定位和划分， 得到支气管分级 结果。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述步骤S2包括： S21:基于所述支气管分 级结果， 采用半监督支持向量机算法S 3VM， 对血管样本进行肺段级分类， 得到动脉血管的分 类结果。 4.一种基于支气管拓扑 结构的肺段分割装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 图像预处理模块， 对图像进行阈值分割、 归一化、 数据增强、 重采样和过采样操作， 得到 模型输入数据； 关键点预测模块， 采用两阶段的3D ‑UNet网络分别预测支气管关键点和连接关系； 血管分类模块， 基于上述支气管关键点和连接关系的预测结果， 采用半监督支持向量 机S3VM完成动静脉的肺段级分类； 肺段分割模块， 使用机器学习方法支持向量机， 根据模型中学习到的超参数确定肺段 的基本分割面； 所述关键点预测模块用于： 所述支气管的关键点位置和连接关系表现为关键点的热力图和嵌入矩阵的差值， 所述 热力图和嵌入矩阵差值的损失函数由Focal损失和L1损失按照不同的权重组合而成， 组合 权重随着损失函数值的变化而自动调整； 所述Focal损失和L1损失的公式为： H(p,q)＝ ‑p(X)*logq(X)‑(1‑p(X))*log(1‑q(X))权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114445419 A 2其中H(p,q)为Focal损失， p(x)为真实概率分布， q(x)为真实概率分布， X为预测的热力 图， Y为标注的热力图。 5.根据权利要求 4所述的装置， 其特 征在于， 所述血 管分类模块用于： 基于所述支气管分级结果， 采用半监督支持向量机算法S3VM， 对血管样本进行肺段级 分类， 得到动脉 血管的分类结果。 6.一种基于支气管拓扑结构的肺段分割系统， 其特征在于， 所述系统包括如权利要求 4‑5任一项所述的肺段分割装置 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114445419 A 3