[发明专利]一种X射线造影图像的血管拓扑结构分析方法及装置

说明书

本发明实施例提供了一种X射线造影图像的血管拓扑结构分析方法及装置，通过血管的X射线造影图像构建血管拓扑无向图，根据血管拓扑无向图确定血管的血流方向和连接关系，得到血管拓扑有向图；其中，确定血管的血流方向是根据血管拓扑无向图的连通性约束和形态学约束，有效提高了分析的准确性。本发明实施例利用无向图构建和有向图构建结合的分析方法，克服了冠脉造影图像拓扑分析中血管存在虚假的连接点、形成虚假的环或形成I形结构的问题。本发明实施例为冠脉疾病的量化诊疗提供可靠的数据支持，用户只需根据X射线造影图像手动确定一个血管根部的点，即可快速、自动地估计出X射线造影图像的拓扑结构。

技术领域

本发明实施例涉及医学图像处理领域，更具体地，涉及一种X射线造影图像的血管拓扑结构分析方法及装置。

背景技术

冠状动脉疾病(CAD)的发病率一直居高不下。X射线造影由于快速和方便的特点，成为CAD诊断中最广泛使用的手段。X射线造影图像中血管的拓扑结构信息，是CAD量化诊疗的数据基础，也是动脉血液动力学分析、术中冠脉匹配、动脉狭窄检测、冠脉造影模拟等应用的必要组成部分。然而，冠脉造影是从三维结构投影到二维平面的过程，可能会出现血管投影叠加的情况，从而不能正确反映冠脉原有的真实拓扑结构，可能存在的问题包括：血管的交叉投影形成虚假的连接点；一条血管的末梢被投影到另一条血管内部而导致一条血管的末梢消失；两条血管的末梢投影到同一处而形成虚假的环。

目前，一方面，X射线冠脉造影通过细化算法产生的中心线具有瑕疵，会影响到血管形态学信息的估计。具体存在以下问题：不平滑的血管轮廓可能产生细小的伪分叉；当一条血管与自身交叉投影时，会产生环形结构，这在树状拓扑中时不允许存在的；当两条血管以小角度交叉投影时，两条血管的连接部位将被错误地细化为一条线段，即形成I型结构，而不是正常的一个点。另一方面，在树状拓扑的分析中，父节点的分析失误会导致该节点的所有子节点错误，因此直接分析血管的连通性不利于准确性的提高。

因此，目前的X射线冠脉造影的过程中，存在从三维结构投影到二维结构的过程中，出现血管投影叠加的情况，从而不能正确反映冠脉原有的真实拓扑结构；同时，通过细化算法产生的中心线具有瑕疵，影响到血管形态学信息的估计；另外，在树状拓扑的分析中，父节点的分析失误会导致该节点的所有子节点错误，因此直接分析血管的连通性不利于准确反应冠脉原有的真实拓扑结构。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种X射线造影图像的血管拓扑结构分析方法及装置。

根据本发明实施例的第一方面，本发明实施例提供了一种X射线造影图像的血管拓扑结构分析方法，该方法包括：获取X射线造影图像；根据X射线造影图像构建血管拓扑无向图；根据血管拓扑无向图的连通性约束和形态学约束，确定每条血管的血流方向，为每条血管分配对应的上级并得到血管拓扑有向图。

根据本发明实施例的第二方面，本发明实施例提供了一种X射线造影图像拓扑结构量化分析装置，该装置包括：采集模块，用于获取X射线造影图像；无向图模块，用于根据X射线造影图像构建血管拓扑无向图；有向图模块，用于根据血管拓扑无向图的连通性约束和形态学约束，确定每条血管的血流方向，为每条血管分配对应的上级并得到血管拓扑有向图。

根据本发明实施例的第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的X射线造影图像的血管拓扑结构分析方法。

根据本发明实施例的第四方面，本发明实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序使计算机执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的X射线造影图像的血管拓扑结构分析方法。