[發明專利]一種血管內超聲圖像序列中鈣化斑塊幀的自動檢索方法

無效

• 申請號: 201310472195.5
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN103479399A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 孫正;劉冰茹;李夢嬋;王立欣;高啟翔;胡宏偉
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: A61B8/12
• 分類號: A61B8/12
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

技術領域

本發明涉及一種對血管內超聲圖像序列進行自動檢索，檢出含有鈣化斑塊的關鍵幀，并對鈣化區域進行自動定位的方法，屬于醫學成像技術領域。

背景技術

冠心病是指由于脂質代謝不正常，冠狀動脈血液中的脂質沉著在原本光滑的動脈內膜上形成斑塊，這些斑塊逐漸增多造成血管腔狹窄，使血流受阻，導致心臟缺血。

血管內超聲（intravascular?ultrasound，IVUS）成像是目前臨床廣泛采用的診斷血管病變，尤其是冠心病以及檢測易損斑塊的微創介入影像技術。它將微型化的超聲探頭通過導管技術送入血管腔內，顯示血管的橫截面圖像。利用該技術既可以觀察管腔和粥樣硬化斑塊的形態，也可以根據回聲特性判斷病變的性質、定量測定管腔和斑塊的尺寸及管腔狹窄程度。

臨床常用的超聲導管回撤速度是0.5?mm/s，幀速率為30幀/秒，以此速率通過1?mm長的血管段可以得到60幀圖像，對一段長約20mm的血管段進行一次超聲導管回撤即可獲得約1200幀圖像，因而IVUS圖像序列的數據量巨大，且前后幀之間非常相似，具有很強的相關性。

為了對血管腔、管壁和斑塊組織的形態進行定量測量并分析斑塊成分，以確定病變程度，需從IVUS圖像序列中找出存在病變的圖像，并對其中的斑塊進行識別和分類。但是，IVUS圖像序列的數據量巨大，且由于采用高頻超聲探頭，使得圖像受噪聲干擾嚴重，對比度低，因而上述工作若由醫生手動逐幀完成，則是一項非常繁瑣的工作，不僅速度慢、效率低，而且判斷和分析的結果容易受到醫生的專業知識和臨床經驗的影響，可重復性差。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種血管內超聲圖像序列的自動檢索方法，檢出含有鈣化斑塊的關鍵幀，并對鈣化區域進行自動定位，為冠心病的計算機輔助診斷和制定介入治療方案等提供依據。

本發明所述問題是以下述技術方案實現的：

一種血管內超聲圖像序列中鈣化斑塊幀的自動檢索方法，所述方法根據IVUS圖像徑向灰度曲線的斜率值來判斷斑塊是否存在，具體步驟如下：

a、對各幀IVUS圖像進行各向異性擴散濾波，減少噪聲和無用信息，同時保留、增強圖像的邊緣信息；

b、對各向異性擴散濾波后的各幀IVUS圖像進行極坐標變換，將其變換到以圖像中心為坐標原點的極坐標系中，得到極坐標視圖；

c、根據極坐標視圖求得各個角度的徑向灰度變化曲線；

d、初步檢索含鈣化斑塊的圖像：

將每一徑向灰度變化曲線的斜率最大值（即極徑上的灰度跳變極值）與預設的參考閾值進行對比，如果某方向上的灰度變化曲線的斜率最大值超過所設閾值，則初步認定該方向屬于鈣化區域，否則不屬于；

e、精細檢索含鈣化斑塊的圖像：

如果初步認定極坐標視圖中的某列像素屬于鈣化區域，那么判斷其鄰域內的連續n列像素，如果都屬于初步認定的鈣化區域，則該區域屬于鈣化區域，否則該區域不是鈣化斑塊，最后將最終檢測到的鈣化斑塊的具體位置顯示在圖像中。

上述血管內超聲圖像序列中鈣化斑塊幀的自動檢索方法，對各幀IVUS圖像進行各向異性擴散濾波的具體方法如下：

遍歷整幅圖像，對當前像素(x,?y)，首先計算其在8-鄰域方向上的灰度梯度即????????????????????????????????????????????????的值（k=1,2,…,8），然后，將原始圖像的灰度值I₀(x,y)作為各向異性擴散濾波器零時刻的輸入f(x,y;0)，求得濾波后圖像：

?

其中f(x,y;t)是各向異性擴散濾波器在t時刻的輸出，是梯度算子，c_k(x,y;t)是t時刻當前像素在第k個8-鄰域方向上的擴散系數，其構造方法是：

，

其中λ是邊緣幅值的門限參數。

上述血管內超聲圖像序列中鈣化斑塊幀的自動檢索方法，對各向異性擴散濾波后的各幀IVUS圖像進行極坐標變換的具體方法如下：