[发明专利]血管管腔亚分辨率分割

说明书

一种成像系统(100)包括：亚分辨率管腔变窄检测器(112)，其通过中心线轮廓分析来检测图像体积中的血管管腔的亚分辨率变窄，并且通过利用所检测的亚分辨率变窄修正近似的可见管腔直径来计算亚分辨率确定的直径。

技术领域

以下总体上涉及医学成像，并且利用针对管腔结构的分割的具体应用进行了描述。

背景技术

文献指出，冠状动脉疾病是全球唯一的最大死亡原因。冠状动脉疾病是经由血液向心肌供氧的冠状动脉的管腔变窄。冠状动脉的管腔直径不等。例如，健康成年个体的左主冠状动脉管腔的直径通常为4.5±0.5mm，远端左前降支冠状动脉管腔通常为1.9±0.4mm。

评估冠状管腔变窄(例如，狭窄)的一种无创技术是心脏计算机断层摄影血管造影(CCTA)。在CCTA中，使用冠状动脉的一幅或多幅三维(3D)图像(例如，计算机断层摄影(CT)图像)来识别和量化管腔变窄。另一定量测量使用基于管腔的3D模型的血流储备分数(FFR)模拟的压差。

可视成像分辨率或精确度(例如，利用CCTA成像)通常为约1.5mm，例如，能够准确分辨图像中的差异的一个空间尺寸。使用图像来确定小于可见分辨率的三倍到四倍的管腔的变窄对以下造成影响：首先影响是否检测到变窄；其次，影响受到变窄影响的、对管腔的结构进行分割以量化测量结果的准确度。重建算法通常利用低通滤波器来使图像平滑，这会使得管腔边界模糊。在管腔直径小于低通滤波器支持能力的情况下，平滑处理可能导致分割算法过高估计管腔直径。动脉中的钙沉积使动脉变窄，这可能导致成像中的晕开(blooming)伪影和对比潜在的真实管腔更大的管腔进行模拟的典型的分割算法中的晕开伪影。

发明内容

在本文中描述的各方面解决了上述问题和其他问题。

以下描述了使用图形最小切割算法利用改善的图形来检测血管管腔的亚分辨率变窄并分割血管管腔的系统和方法。

在一个方面中，一种成像系统包括：亚分辨率管腔变窄检测器，其通过中心线轮廓分析来检测图像体积中的血管管腔的亚分辨率变窄，并且通过利用所检测的亚分辨率变窄修正近似的可见管腔直径来计算亚分辨率确定的直径。

在另一方面中，一种分割管腔血管的方法包括：利用对图像体积中的血管管腔中的近似的可见管腔直径的中心线轮廓分析来检测亚分辨率变窄；通过基于所检测的亚分辨率变窄修正近似的可见管腔直径来计算亚分辨率确定的直径。

在另一方面中，一种成像系统包括：图形最小切割变化分割器，其利用在由节点表示的图像体积的经分割的区域中的每个体素来构建图形。每个节点连接到管腔节点和背景节点。将每个节点连接到所述管腔节点的边利用可能性L_i与可能性L_d的乘积进行加权，其中，所述可能性L_i是体素根据最接近的中心线体素的强度以及经训练的模型而是经分割的血管管腔的部分的可能性，所述可能性L_d是体素基于所述体素距最接近的中心线点的空间距离以及亚分辨率确定的直径而是所述经分割的血管管腔的部分的可能性。将每个节点连接到所述背景节点的边通过1-L_i*L_d进行加权。邻近体素之间的边通过平滑度惩罚进行加权。所述图形最小切割变化分割器并对所述图形进行切割，所述的对所述图形进行切割基于最小成本将所述图形分成连接到所述管腔节点的第一部分和连接到所述背景节点的第二部分，并且所述第一部分中的所述节点生成经分割的血管管腔的体积。

附图说明

本发明可以采取各种部件和部件的布置，以及各个步骤和步骤的安排的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的，并且不得被解释为对本发明的限制。

图1示意性地图示了与成像系统相结合的示例性亚分辨率管腔变窄检测和分割系统。

图2图示了使用半峰全宽(FWHM)规则的近似的管腔直径的范例。