[发明专利]一种冠脉的提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种冠脉的提取方法。

背景技术

在临床应用中，血管造影图像是医生进行心血管疾病分析的主要手段之一，因而冠脉中心线的提取具有非常重要的意义。

传统的冠脉中心线提取方法主要是基于最小代价路径(请参考[Descha-mps，T.and L.Cohen.：In：ECCV2000.vol.1843，543-557.(2000)])，起始点由人工标注或自动探测算法获得。该最小代价路径方法在路径C上的能量函数E(C)可以表达为：

E(C)＝∫_Ω(P(C(s))+ω)ds (1)

其中，E(C)为所述最小代价路径C上的能量函数；s为弧长参数；x＝C(s)，表示C(s)上的某个位置，P(x)为在所述最小代价路径C上的x位置上的能量或者代价；w为规则化参数。

对于传统的最小代价路径方法，p(x)使用图像的梯度和亮度信息。这种方法由于能量函数过于简单，易受到噪声的干扰。

为了提高最小代价路径方法的鲁棒性，在能量函数(1)中引入基于多尺度的血管性(vesselness)(请参考[Frangi，A.，et al.：In：MICCAI1998.vol.1496，pp：130-137(1998)])。即公式(1)中的能量P(x)为：

其中，v(x)是血管性的测量值；s(x)是基于亮度的相似性测量值；α，β为指数；ε为非常小的正值。

公式(2)中的s(x)为：

其中，I(x)为图形中位置x处的亮度值；μ_ca和σ_ca分别表示血管腔的亮度均值和标准方差。

然而，上述方法中的初始点采用自动检测算法获得后，虽然可以全自动地提取冠脉，生成冠脉树，但是无法对特定主分支进行自动标注，标注过程需要人机交互来实现。此外，对了特定的主分支，该方法需要手动标记起始点和终点，无法达到全自动地提取特定主分支的目的。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种冠脉的提取方法，不仅可以全自动地提取冠脉的中心线，还可以标注冠脉分支的名称。

为了解决上述问题，本发明提供了一种冠脉的提取方法，包括如下步骤：

(1)输入心脏三维图像，将所述心脏三维图像和冠脉模型进行配准，并确定所述心脏三维图像中冠脉的初始点、终点和行进方向；

(2)根据所述冠脉的初始点和行进方向，初始化最小代价路径；

(3)根据所述行进方向，若所述最小代价路径行进到所述冠脉模型的终点，则从所述终点开始反向搜索最小代价路径，生成所述冠脉的中心线；若未达到所述终点，则优化所述最小代价路径，并继续行进直至到达所述终点，再从所述终点开始反向搜索最小代价路径，生成所述冠脉的中心线。

上述所述一种冠脉的提取方法，其中，所述初始点为所述冠脉模型与所述心脏三维图像中的主动脉的交界处的任一点。

上述所述一种冠脉的提取方法，其中，所述最小代价路径的函数为：

E(C)＝∫_Ω(P(C(s))+ω)ds

其中，E(C)为所述最小代价路径C上的能量函数；s为弧长参数；x＝C(s)，表示C(s)上的某个位置，P(x)为在所述最小代价路径C上的x位置上的能量或者代价；w为规则化参数；Ω为所述心脏三维图像的整个空间。

上述所述一种冠脉的提取方法，其中，所述能量P(x)的表达式为：

其中，v(x)是血管性的测量值；s(x)是基于亮度的相似性测量值；d(x)为行进方向项；α，β，γ为指数；ε为正值。

上述所述一种冠脉的提取方法，其中，所述行进方向项d(x)的表达式为：

其中，C(x)为角度参数，θ(x)为所述冠脉模型的路径方向与所述最小代价路径C行进方向的角度；μ_d为所述冠脉模型配准的最优期望值；σ_d为所述角度的标准差的经验值。

上述所述一种冠脉的提取方法，其中，得到所述冠脉模型与所述路径的角度θ(x)的过程为：

1)将所述冠脉模型和所述最小代价路径均分为N段，所述冠脉模型的分段点为M_i，所述路径的分段点为P_i，其中，N≥1，i≥0；

2)从所述初始点开始，计算所述最小代价路径的每一段上的每一个像