[发明专利]一种基于CTA图像的冠状动脉分割方法

说明书

本发明公开一种基于CTA图像的冠状动脉分割方法。首先，通过图像预处理有效抑制了非冠脉组织，提升了冠状动脉和背景的对比度；其次，结合光流法与心脏解剖结构先验知识检测带冠状动脉分叉的不规则升主动脉层，避免了手动初始化左右冠状动脉的起始点；最后，相比于传统区域生长法，提出的结合端点检测的自适应区域生长法对于灰度不均且拓扑结构复杂的细小分支有更好的分割能力和准确性。

技术领域

本发明属于医学图像处理领域，具体涉及一种非诊断目的的基于CTA图像的冠状动脉分割方法，是一种在冠状动脉CT血管造影(Computed Tomography Angiography，CTA)图像上左右冠状动脉支起点识别以及冠状动脉分割的方法。

背景技术

心脏是一个通过循环系统将血液泵送到全身的器官，它保证了全身各组织可通过血液获得足够的氧气和营养，并清除二氧化碳和其他废物，而冠状动脉则是包裹在心脏外周为心脏自身提供补给的血管，对心脏的正常工作起到关键性的作用。整个冠状动脉树拓扑结构复杂，分叉多且细小，其直径范围一般在2mm到7mm之间。从升主动脉根部出发，冠状动脉可以分为左主冠状动脉(Left Main Coronary Artery，LMCA)和右冠状动脉(RightCoronary Artery，RCA)两个主要分支，LMCA主要负责向左心房和左心室供应血液，其向下延伸还可再细分为左旋支(Left Circumflex Artery，LCX)和左前降支(Left AnteriorDescending Artery，LAD)，RCA主要负责向右心房、右心室、窦房结以及房室结提供血液，其继续向下延伸还可细分为右后降支(Posterior Descending Artery，PDA)和右边缘支(Right Marginal Artery，MA)。

CTA图像是一种通过静脉注射造影剂后，利用CT设备对患者心脏进行断层扫描形成的一个二维图像序列。随着成像分辨率的不断提升以及技术本身无创性和便捷性的优点，CTA逐渐成为临床上早期筛查冠状动脉血管疾病的有效方式。基于CTA的冠状动脉精准分割是后续冠脉狭窄定量分析和斑块分类等多种病灶识别的重要前置步骤。目前，心脏病专家的手动分割结果是最准确的，但手动分割非常耗时，并且不同专家的人为主观因素也会导致分割结果存在细微差异。近年来，各种计算机辅助诊断技术(Computer AidedDiagnosis，CAD)被用于冠状动脉分割，但是大部分仍属于半自动分割方法，需要手动设定左右冠状动脉各段分支起始种子点以及相应的阈值才能完成后续的冠状动脉分割，且容易遗漏冠状动脉的细小分支。少部分全自动方法很容易产生过分割，将非冠状动脉的血管也误分割为冠状动脉，从而降低了分割的准确度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于CTA图像的全自动冠状动脉分割方法，能够完整、准确地分割并提取冠状动脉树，辅助医生提高心血管疾病诊断效率。

一种基于CTA图像的冠状动脉分割方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、获取原始CTA心脏图像；

步骤二、分割冠状动脉感兴趣区域，抑制肺部血管等非心脏组织并去除大部分与冠状动脉灰度值相近的心房与心室等心脏组织，减少非冠状动脉组织对后续冠脉分割产生的影响：

2-1对CTA原始图像进行窗宽窗位调整，去除肺部血管；

获取Dicom头文件中的窗宽(Window Width，WW)和窗位(Window Level，WL)信息，截取CT值在范围内的原始CTA图像并归一化到0～255的灰度级，CT值小于的像素点设置为0，CT值大于的像素点设置为255；映射过程如公式(1)所示：

式(1)中y表示归一化后每个像素点的灰度值,x表示原始CTA图像中每个像素点的CT值；