[發明專利]一種單臂X射線造影圖像的動態三維重建方法

有效

• 申請號: 200910273526.6
• 申請日: 2009-12-31
• 公開（公告）號: CN101799935A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 張天序;鄧覲鵬;孫祥平;肖晶;黎云;曹治國;桑農;王國鑄;王芳
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T7/20;A61B6/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

1.一種單臂X射線造影圖像的動態三維重建方法，其步驟包括：

(1)提取單臂X射線造影圖中血管樹拓撲結構；

(2)建立兩個不同視角造影圖的血管段間的匹配，其中，所述兩個不同視角造影圖分別稱為左造影圖和右造影圖；

(3)對不同時相的所述左右造影圖進行運動補償，包括呼吸運動補償和心臟運動補償；

(4)血管點匹配，對補償后的左右造影圖中，拓撲結構匹配的血管段上的各像素點進行點匹配，得到匹配像素點；

(5)三維重建，利用步驟(4)中得出的匹配像素點，計算出對應的空間點的三維坐標，即完成三維重建；

步驟(3)中，所述的呼吸運動補償為：提取左右兩組造影圖序列的呼吸運動曲線，確定呼吸運動的呼氣末期或吸氣末期作為補償參考點，將準備重建的所述左右造影圖分別補償到各自的補償參考點；

步驟(3)中，所述的心臟運動補償具體步驟為：

(I)建立動態的冠狀動脈模型和心臟模型；

(II)將模型坐標系變換到造影系統坐標系；

(III)在冠狀動脈模型的動態特性視圖中選擇對應于左造影圖或右造影圖的造影角度的特性視圖，將所述對應的特性視圖中的血管段與左造影圖或右造影圖中的血管段進行匹配，使之相互對應；

(IV)將所述對應的特性視圖中對應分叉點所連接的三個血管段上所有點的運動矢量進行平均，得到一個平均運動方向與補償大小，作為左造影圖或右造影圖中對應血管分叉點的初始補償方向與初始補償大小；

(V)在確定的搜索區域內通過代價函數尋找最優補償矢量D_j(j＝1，2，...，n，n為血管分叉點的個數)，其中，代價函數h如下式所示：

h=Err_pro(Pj(tc1)+d→)+dis(Cj,car(tc2))]]>

上式中，為平移矢量，為血管分叉點P_j(t_c1)經過心臟縮放和平移后與右造影圖或左造影圖中匹配的血管分叉點Q_j(t_c2)進行重建的反投影誤差，C_j為血管分叉點P_j(t_c1)經過補償后與血管分叉點Q_j(t_c2)重建的三維點，dis(C_j，car(t_c2))為三維點C_j到t_c2時刻的心臟模型的心包car(t_c2)的距離，

當平移矢量使得代價函數h最小時，此時的即為將血管分叉點P_j(t_c1)補償到目標時相t_c2需要的最優補償矢量D_j；

(VI)根據左造影圖或右造影圖中血管分叉點的所述最優補償矢量D_j計算血管段上血管點P′_i(t_c1)的補償矢量d_i(i＝1，2，...，m，m為血管段上血管點的個數)；

通過下列式子計算d_i：

當血管點P′_i(t_c1)所在血管段上面沒有分支時，d_i＝D_k；

當血管點P′_i(t_c1)所在血管段上下均有分支時，d_i＝α*D_k+(1-α)*D_l；

當血管點P′_i(t_c1)所在血管段下面沒有分支時，d_i＝D_l；

其中D_k為血管點P′_i(t_c1)所在血管段與下面的分支的交點的補償矢量，D_l為血管點P′_i(t_c1)所在血管段與上面的分支的交點的補償矢量，l、k為從1到n中取值的整數，α＝l_2start/l_seg，l_2start為血管點P′_i(t_c1)到所在血管段起始點的距離，l_seg為P′_i(t_c1)所在血管段的長度，

令P″_i(t_c2)＝P′_i(t_c1)+d_i，則P″_i(t_c2)即為補償的結果。

2.根據權利要求1所述的動態三維重建方法，其特征在于，所述的搜索區域通過以下方式確定：

設所述血管分叉點P_j(t_c1)的初始補償方向為α，初始補償大小為l，則補償的搜索區域為

{c(ρ，θ)|θ∈[α-π/4，α+π/4]，ρ∈[0，3l]}

其中c(ρ，θ)為補償向量的極坐標表示，ρ為補償大小，θ為補償方向，t_c1為補償初始時相，即左造影圖或右造影圖所處的心臟運動時相。