[发明专利]一种全自动冠状动脉分割方法

摘要

本发明涉及一种全自动冠状动脉分割方法。所述方法包括：分割心脏区域，血管增强处理，自动检测种子体素，分割冠状动脉。首先分割出包括冠状动脉在内的心脏区域，分割后的图像中几乎不含任何噪点，分割精度和效率均好于由EM算法等方法分割得到的结果；通过对分割出的心脏区域进行血管增强处理，使冠状动脉图像得到明显增强程；通过对血管增强处理后的图像进行种子体素自动检测，检测出种子体素集，解决了传统的区域分割法需要人工干预的问题，增加了鲁棒性；最后通过一致性判断分割出冠状动脉。相对于仅仅采用灰度值作为标准进行区域分割的方法，本发明在一致性判断中动态改变一致性区间，既避免了人工干预，又提高了冠状动脉分割的准确性。

主权项

1.一种全自动冠状动脉分割方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，分割心脏区域：将待分割数据的一幅图像与标准图集中的每幅图像进行配准，根据配准结果对标准图集中的图像进行合成；对待分割数据中的每幅图像进行上述处理，分割出心脏区域；步骤2，进行血管增强处理：在分割出的心脏区域中识别属于管状组织类别的体素，增大这些体素的灰度值，并减小其它体素的灰度值；步骤3，自动检测种子体素：从步骤2获得的管状组织类别的体素中剔除明显不属于冠状动脉的体素，然后进行三维形态学的腐蚀，得到冠状动脉的种子体素集合；步骤4，分割冠状动脉：以种子体素集合中的一个种子体素为中心，计算其周围M邻域体素的灰度值的均值m和标准差σ，如果M邻域体素中某体素x的灰度值I₀(x)满足一致性条件，则将其作为冠状动脉上的体素分割出来；一致性条件的表达式为：m‑v×σ≤I₀(x)≤m‑v×σ式中，v为边界控制参数；上述过程循环执行，直到处理完种子体素集合中的所有种子体素；如果某个种子体素已被其它种子体素作为冠状动脉上的体素分割出来，则不再对该种子体素进行上述处理；其中，标准图集包含从原始CCTA数据中选出的类型不同的n幅图像，标准图集中的图像包含进行心脏分割所需的所有类型的图像；标准图集中的图像类型是按照质量高低和图像钙化物质多少进行划分的；其中，步骤1中对待分割数据的每幅图像进行以下处理：将待分割数据的一幅图像即待分割图像与标准图集中的每一幅图像进行非刚性配准，得到n个变换系数；然后将每个变换系数应用到标准图集中所对应的图像中，将它们变换为与待分割图像的大小、位置和形状相似的状态；最后将n个变换后的图像进行合成；所述变换系数的求解方法包括：寻求空间投影变换T的最佳值使待分割图像与标准图像的相似性测度C最大：其中，x表示体素，I_F(x)表示待分割图像，I_M(x)表示标准图像，I_M(T(x))表示对I_M(x)实施变换T后的图像；的求解方法如下：以ΔT为步长逐次改变T值，即：其中，λ为大于零的实数，具体取值通过实验确定；计算每个T值对应的C值，C取最大值时的T值即为即为所求变换系数，dC(T)和dT的商，表示的是对C(T)函数的微分，也即是在T点处C(T)函数切线的斜率，其中d是微分符号。