[發明專利]一種提取冠狀動脈血管中心線的方法

有效

• 申請號: 201010244941.1
• 申請日: 2010-08-04
• 公開（公告）號: CN101923713A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 何暉光;易建華
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術領域

本發明涉及計算機圖像處理領域，特別涉及使用最短路徑算法提取冠狀動脈中心線。

背景技術

在全世界范圍內，目前冠狀動脈性心臟病(簡稱冠心病)是導致人類死亡的首要原因之一。并且冠狀動脈介入治療已經成為治療冠心病的主要手段，常用的影像模態有CT冠脈造影(CTA，Coronary?ComputedTomography)，冠狀動脈造影(CAG，Coronary?Artery?Angiography)和血管內超聲(IVUS，Intravascular?Ultrasound)。

在CTA影像中，許多學者已經提出了許多算法用于血管的分割，然而，這些算法相對較少的關注血管中心線的提取。提取血管中心線，可以為進一步分割冠脈血管、虛擬內窺鏡漫游等提供便利。由于當前大部分CTA圖像的大小為512×512×512，基于分割血管和細化得到血管中心線的方法，容易受到圖像質量的影響。Thomas和Cohen基于FastMarching(快速行進)算法提出了提取給定點之間的最短路徑算法(最短路徑算法如下所述：Thomas?Deschamps，and?Laurent?D.Cohen，MinimalPaths?in?3D?Images?and?Application?to?Virtual?Endoscopy，2007)，由于使用Fast?Marching算法，在三維圖像上，計算量比較大，而且提取的是最短路徑，不是血管中心線。

發明內容

本發明的目的是為了解決準確和快速的提取CTA中冠脈血管中心線，為此提供了一種改進的最短路徑算法，用于提取CTA中冠脈血管中心線的方法。

為實現上述目的，本發明的一種血管中心線提取方法的步驟包括：

步驟Sa：對原始圖像進行重采樣，得到重采樣圖像；

步驟Sb：在重采樣圖像中，利用交互式方法確定血管中心線的起始點、路徑點和終止點；

步驟Sc：在重采樣圖像中，利用快速行進(Fast?Marching)算法計算經過路徑點的起始點和終止點之間的最短路徑；

步驟Sd：采用插值的方法，將最短路徑變換到原始圖像上；

步驟Se：在原始圖像中，提取垂直于最短路徑的二維多平面重建(MPR)平面，并截取以最短路徑為圖像中心的MPR子圖像；

步驟Sf：在MPR子圖像中，使用全局閾值算法分割血管，并計算血管區域的重心點；

步驟Sg：在MPR子圖像中，將血管區域的重心點作為最終的血管中心點；

步驟Sh：把MPR子圖像上的血管中心點變換到原始圖像上，并連接成血管中心線。

其中：所述MPR子圖像大小范圍為4mm×4mm至6mm×6mm。

其中：血管中心點如下表示：

C=1NΣi=1NPi]]>

其中N為分割得到血管區域內的像素點的總和，P_i為血管區域內標號為i的像素點，C為血管中心點。

本發明的優點是：本發明提供一種改進的最短路徑算法，利用重采樣和快速行進算法提取血管中心線，大大提高了提取中心線的速度。使用重采樣圖像計算初始點之間的最短路徑，減少了計算量；并把最短路徑變換到原始圖像上，并在原始圖像上對中心線進行修正，保證了中心線的準確性。本發明適用性廣泛，不僅適用于CT圖像，還適用于核磁(MR)圖像。在虛擬手術、計算機手術導航等領域有重要的應用價值。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明的不當限定，在附圖中：

圖1是本發明的提取冠狀動脈中心線方法的實現流程圖；

圖2是交互式確定血管中心線的起始點、路徑點和終止點的示意圖；

圖3是使用最短路徑算法計算經過路徑點的起始點和終止點之間的最短路徑的示意圖；

圖4是提取垂直于最短路徑的MPR子圖像的示意圖；

圖5a和圖5b是在MPR子圖像上，使用血管區域重心點作為最終血管中心點的示意圖；

圖6是最終血管中心線和最短路徑的示意圖；