[发明专利]一种利用积分曲线计算血管壁厚度的方法

权利要求书

1.一种利用积分曲线计算血管壁厚度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：血管壁分割，获取血管壁内外边界轮廓：

采用深度学习算法确定血管壁所在图像区域的范围，并在血管壁所在图像区域的范围上设置初始轮廓位置，通过曲线演化，获得血管内外壁的轮廓曲线；

步骤2：在血管壁区域空间上计算调和函数：

血管壁分割得到血管壁内边界轮廓和血管壁外边界轮廓，将内外边界轮廓设置为不同的边界条件，将外壁设置为1，内壁设置为0，之后在血管壁区域空间上采用热扩散方法计算偏微分方程其中，Δ是拉普拉斯算子，是点在时间t的热分布，表示对时间t的偏导，由此得到流形空间中的调和函数；

步骤3：计算调和函数的梯度向量场：

步骤3.1，将血管壁区域空间进行三角剖分，形成三角化网格；

步骤3.2，在三角化网格中的任一三角形上进行梯度的计算，设v₁,v₂,v₃分别为离散三角网格上的某个三角形的三个顶点，u(v₁)，u(v₂)，u(v₃)分别为对应顶点的调和函数的值，令a₁＝v₃-v₂，a₂＝v₁-v₃，a₃＝v₂-v₁，则血管壁流形区域空间上调和函数的梯度向量场由计算得到，其中表示将向量a_i逆时针旋转90度，A表示三角形的面积；

步骤4：计算并跟踪积分曲线获得管壁厚度：

在梯度向量场上求解微分方程其中，F_j(x₁,…x_n)是梯度向量场，其中j＝1,…n，方程的解x(t)＝(x₁(t),x₂(t),...,x_n(t))是梯度向量场F_j的一条积分曲线，由此得到调和函数梯度向量场上的积分曲线，积分曲线的长度即为管壁的厚度，遍历血管壁外表面上的所有点，得到所有的积分曲线；每一条积分曲线都起始于外表面上的点，在内表面有唯一的对应点，且任意两条积分曲线都不相交，由此得到任意角度的管壁厚度。

2.根据权利要求1所述的一种利用积分曲线计算血管壁厚度的方法，其特征在于，步骤1中，所述深度学习算法是基于管壁不规则环状结构的分割方法描述对管壁的提取，结合管壁不规则环状结构构造管壁分割模型，采用水平集函数最小化轮廓边界计算公式E^New(C)＝E^L+E^A+E^R，获得血管内外壁的轮廓曲线，其中，

其中，表示长度项，用于计算演化曲线的长度；其中F(φ)为双势井函数F(φ)＝0.25(φ²-1)²；φ为零水平集演化曲线；ε为曲线梯度能量系数，设置为1；Ω为图像区域；

E^A＝∫_out(C)|d_out|²dxdy-∫_in(C)|d_in|²dxdy表示面积项，用于计算类环状结构的管壁区域面积，其中d_out表示外环的半径，d_in表示内环的半径；

表示惩罚项，用于维护曲线演化过程的稳定性；其中Ω为图像区域。

3.根据权利要求1所述的一种利用积分曲线计算血管壁厚度的方法，其特征在于，所述步骤3.1中，对血管壁区域空间进行三角剖分的方法如下：

1)初始化三角面片：分别计算内外边界上所有点的重心，找到离重心最近的一个点，设为p₀,然后在p₀的邻域范围内，计算出最远的距离，找到1/3p₀处的一个点作为p₁，然后在邻域中找到另外一个点p₂，使得p₀，p₁，p₂构成的外界圆的半径最小，由这三点构成一个三角面片，并标记为边界点；

2)构建Mesh：从Mesh中遍历所有的边界半边，对于其中每一条边界半边的相邻两条边进行扩展，对新增加的边进行三角重建，并将重建的新的半边加入到半边集合中；若没有可扩展的边，则搜索两个端点周边所有的未使用的邻近点，对每个邻近点构建符合要求的三角形的第三个端点并重建三角面片，同时将新构建的两条边加入半边集合中；

3)删除重叠三角面片：搜索边界但非孤立点；对于每一个此类点遍历其邻域边界面，若有两个面之间的角度小于30度，则表示有重叠，则删除重叠面。