[发明专利]心脏模型引导的冠状动脉分割的系统及方法

说明书

一种用于在三维(3D)心脏图像(120)中分割患者心脏的冠状动脉血管树(182)的系统(100)包括冠状动脉体积定义单元(150)和冠状动脉分割单元(180)。所述冠状动脉体积定义单元(150)基于经适配的心脏模型(200)，根据3D心脏图像中的心脏组织的内部表面和外部表面来设置空间边界(210、220)。所述冠状动脉分割单元(180)使用分割算法，利用由根据心脏组织的内部表面和外部表面设置的空间边界限定的搜索空间来分割3D心脏图像中的冠状动脉血管树(182)。

技术领域

以下总体涉及具体应用于冠状动脉分割的医学成像。

背景技术

使用经分割的冠状动脉血管的数字表示来准确计算虚拟分数血流储备 (FFR)取决于经分割的血管的准确性。与使用基于侵入性导管的实际FFR 测量的更常规的方法相比，该虚拟方法是非侵入性的。FFR测量跨冠状动脉狭窄的压力差，以确定狭窄阻碍氧气输送至心肌的可能性。

冠状动脉分割的当前方法使用心脏区域的三维(3D)体积图像，例如根据计算机断层扫描(CT)图像或磁共振(MR)图像所生成的。该模态提供足以识别冠状动脉树的较大直径部分的分辨率，所述较大直径部分包括冠状动脉和从冠状动脉分支并将氧供应到心脏的组织的血管。由于分辨率和伪影(如运动伪影)上的限制，血管并不总是清晰地描绘的，例如模糊，不明显等。这些成像方面与来自对象的冠状动脉树的解剖结构的变化相结合，使得准确表示的冠状血管树很困难。

当前的方法使用各种算法来定义冠状血管树，例如，具有难以控制的参数的种子生长算法。例如，算法通常使用邻近的或相邻的体素与当前生长区域的比较来确定是否将所比较的体素添加到当前生长区域。该算法依赖于图像属性(例如强度的变化)以确定是否添加比较的体素，例如，如果差值小于由参数确定的阈值量，则添加，否则不添加。

在传统的冠状动脉树分割方法中遇到的问题之一是分割泄漏到附近的结构中。例如，在区域生长算法中，这通常发生在边界模糊或较不明显的地方，并且生长算法将附近结构(例如，心室、心肌或肺动脉)的体素添加到当前生长的区域中。一些算法尝试基于参数的调整来控制这种泄漏。这些参数控制体素组合中的强度阈值或测量的强度，这在计算上是昂贵的，例如长的运行时间，并且可能错过血管树的较小分支，例如，接近图像分辨率的那些分支，例如直径只有几毫米。

心脏模型在本领域是已知的，其通常用于心脏分割或心脏运动校正。例如，心脏的数字表示可以包括被表示为三角形网格的心脏组织。该模型被适配到被成像的心脏，并且通过将不同阶段的模型匹配到图像心脏来确定运动校正。但是，心脏模型通常仅包括(如果有的话)大直径的血管，并且不包括整个血管树。

发明内容

本文中描述的各方面解决以上提及的问题和其他问题。

以下描述了用于心脏模型引导的冠状动脉分割的方法和系统。心脏模型被适配到图像数据中的心脏的内部表面和外部表面，并且经适配的心脏模型被用于为冠状动脉分割提供空间限制。经适配的冠状动脉概率图可以被用于引导分割。

在一个方面中，一种用于在三维(3D)心脏图像中分割患者心脏的冠状动脉血管树的系统包括冠状动脉体积定义单元和冠状动脉分割单元。所述冠状动脉体积定义单元基于经适配的心脏模型，根据3D心脏图像中的心脏组织的内部表面和外部表面来设置空间边界。所述冠状动脉分割单元使用分割算法，利用由根据心脏组织的内部表面和外部表面设置的空间边界限定的搜索空间来分割3D心脏图像中的冠状动脉血管树。

在另一方面中，一种在三维(3D)心脏图像中分割患者心脏的冠状动脉血管树的方法包括基于经适配的心脏模型来根据3D心脏图像中的心脏组织的内表面和外表面来设置空间边界。使用分割算法，利用由根据所述心脏组织的所述内部表面所述和外部表面设置的所述空间边界限定的搜索空间，对所述3D心脏图像中的所述冠状动脉血管树进行分割。