[发明专利]一种基于血管内超声影像的血管三维可视化方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机医学图像分析领域，特别涉及一种基于血管内超声影像的血管三维可视化方法。

背景技术

血管内超声图像是一种断层切片图像，能够显示当前位置血管的横截面图，详细描述血管壁、内腔和斑块的组织成分，进而对血管腔径、横截面积进行计算，而且可根据斑块声学特征对其进行组织学分析，发现早期粥样硬化斑，在斑块病变诊断上具有冠状动脉造影无法比拟的优势。临床中，对采集到的某段血管的血管内超声(Intravascular Ultrasound，IVUS)图像序列，医生不仅限于单独观察每一帧图像，还需要主观重构血管的三维视图，以便帮助理解血管及病变的空间毗邻关系，或是比较手术段和非手术段的差异。从而，不可避免地造成诊断结果的主观性，同时也给医生的工作带来一定困难。

基于IVUS图像序列的血管三维可视化，是采用合适的方法由血管内超声序列重建出可以从任意视角进行观察的血管三维投影图像，并通过对重建模型进行平面剖切或是强化图像中的细节，清晰地显示血管的复杂特征和空间定位关系，能够帮助医生理解血管及病变的空间毗邻关系，做出正确的医疗诊断方案，对临床应用具有很大的价值。

目前，医学图像三维重建方法大致可以分为面绘制和体绘制两大类。面绘制能得到三维表面的细节描述，但对于血管等亮度变化小、形状不明显的重建数据，绘制的效果并不理想。而体绘制利用的是全部体数据，能保留每一个细节，对于形状特征模糊不清的组织和器官，如血管等软组织具有较好的三维显示效果。对于由体绘制得到的三维模型，虽然能显示完整的三维信息，却缺乏形象、清晰的局部信息。利用切片重组方法，则能够实现对三维模型进行任意角度平面剖切，显示医生感兴趣的局部切面信息，为诊断病情提供直观、准确的依据。

由于成像设备和成像过程的特殊性，超声图像在采集过程中，易受到加性随机噪声的污染。另外，在IVUS图像序列获取的过程中，由于血管壁部位的自发生理运动以及患者的移动都将会使内部组织的位置、形状和大小发生变化。因此，在血管三维重建之前，应对IVUS图像序列进行降噪和配准，一方面可以降低图像噪声对三维重建效果的影响，另一方面可以利用非刚性变换来补偿图像的变形。

血管三维可视化方法，以血管内超声影像为基础，根据IVUS图像序列的特点，进行图像序列降噪、配准，血管三维重建，以及对血管模型的任意角度平面剖切，能够得到较好的血管三维可视化效果。这一方法在不增加附加设备的情况下，充分利用现有血管内超声设备提供的超声图像信息和三维可视化方法，能够得到较好的血管三维显示效果。

发明内容

本发明的目的在于，通过提供一种基于血管内超声影像的血管三维可视化方法，以获得直观、形象的血管三维信息，本发明的特征如下：

步骤(1)利用血管内超声仪，以0.5mm/s的速度匀速回拉导管，获得人体冠状动脉的血管内超声视频影像；

步骤(2)将步骤(1)得到的血管内超声视频影像导入计算机，从视频中截取连续的900帧血管内超声图像作为实验图像，图像分辨率为384*384，以下简称为超声图像；

步骤(3)对上述超声图像依次按以下步骤进行超声图像序列降噪和超声图像噪声平滑：

步骤(3.1)取连续10帧超声图像组成一组序列，表示为I_k(x,y),1≤k≤10，k表示超声图像序号，对每帧超声图像进行[3,3]的中值滤波，得到中值滤波图像序列Ik′(x,y)=med[3,3]{Ik(x,y)},]]>符号med{·}表示中值滤波，