[发明专利]一种利用积分曲线计算血管壁厚度的方法

说明书

本发明涉及一种利用积分曲线计算血管壁厚度的方法，属于医学图像处理技术领域，主要包括如下步骤：1、血管壁分割，获取血管壁内外边界轮廓；2、在血管壁区域空间上计算调和函数；3、计算调和函数的梯度向量场；4、计算并跟踪积分曲线获得管壁厚度。本发明所述利用积分曲线计算血管壁厚度的方法，将血管壁区域看作三维空间的一个二维流形，从整体角度对血管壁进行度量，可重复计算，准确度高，便于全程量化数据的存储和回放分析。

技术领域

本发明属于医学图像处理技术领域，尤其涉及一种利用积分曲线计算血管壁厚度的方法。

背景技术

血管壁的厚度是衡量斑块负荷等形态特征的一项重要指标。传统手动勾勒需要医生手工描点进行测量，主观性强、重复性差、耗时、易高估血管壁的面积，且不利于全程量化数据的存储和回放分析；现有的计算机辅助方法则是先确定内腔轮廓中心，以此中心为起始点，沿各角度的经线方向搜索两轮廓与经线的交点，并计算两者之间的距离(厚度)，然后再找最大距离。通常为了简化计算，在最大距离的反方向上的距离设为最小厚度，随后再计算偏心指数等形态特征参数。不管是手工标注还是计算机辅助计算，都是在2D图像上操作的，对斑块整体结构的量化研究并不多见。

血管壁结构在三维空间中是一个二维流形。流形空间与欧式空间因高斯曲率不同而空间的度量结构不同。在流形空间中，所有的度量都只与这个流形本身有关，与流形所在的大空间无关。本发明将利用有限元和交换图对血管壁结构进行参数化，利用调和函数和梯度向量场计算积分曲线，跟踪积分曲线即可获得血管壁的厚度，为斑块形态特征的量化提供更为精确合理的指标。

如中国专利申请号为：CN201310323793.6的专利公布了一种测量视网膜血管直径和血管壁厚度的方法，其特征在于：采用频域光学相关断层成像SD-OCT扫描系统进行测量，通过SD-OCT扫描系统选择距离视盘边缘0.5-1.0倍视盘直径的区域内的全部视网膜血管作为测量对象；使扫描线垂直于定位血管的走行方向，获得视网膜血管的横切面图；放大扫描后的血管横切面图像；移动标尺，测量血管的内径和外径，血管壁的厚度＝(外径-内径)/2；计算视网膜中央动脉当量Wt；Wt＝(0.87Wa2+1.01Wb2-0.22WaWb-10.73)1/2，视网膜中央动脉当量Wt作为诊断依据。但是，该发明主要是针对视网膜神血管的直径和血管壁的计算方式，并且无法完全借助计算机进行计算，其精度受标尺移动过程中的人为影响比较大。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种利用积分曲线计算血管壁厚度的方法，利用调和函数和梯度向量场计算积分曲线，跟踪积分曲线获得血管壁的厚度，将血管壁结构的参数化，度量结果可用于斑块负荷量化辅助临床诊断，精度高，速度快。

本发明解决现有问题的技术方案是：

一种利用积分曲线计算血管壁厚度的方法，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；