[發(fā)明專利]單臂x射線血管造影圖像多運(yùn)動參數(shù)分解估計方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310750294.5
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103810721A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張?zhí)煨?/a>;黃正華;黃怡寧;魏亞勛;郝龍偉
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字信號處理與醫(yī)學(xué)成像交叉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單臂x射線血管造影圖像多運(yùn)動參數(shù)分解估計方法。

背景技術(shù)

胸廓有節(jié)律的擴(kuò)大和縮小，從而完成吸氣與呼氣，這就是呼吸運(yùn)動。心臟本身有規(guī)律的博動(心臟運(yùn)動)、毛細(xì)血管的運(yùn)動(高頻運(yùn)動)、呼吸運(yùn)動以及人的移動或者是病床的搖動(平移運(yùn)動)等都會造成人體心臟在三維空間中整體的平移運(yùn)動。在X射線造影系統(tǒng)中，由于上述運(yùn)動的綜合影響，冠狀動脈血管在造影面上會發(fā)生二維平移運(yùn)動。因此，冠脈造影圖像一方面記錄有心臟的運(yùn)動在二維平面上的投影，同時也疊加有人體的呼吸運(yùn)動、高頻運(yùn)動和平移運(yùn)動造成的冠狀動脈在造影面上的二維平移運(yùn)動。

要得到更接近真實情況下的二維血管造影圖并用于血管三維重建，則需將這些運(yùn)動進(jìn)行自動分離。現(xiàn)有技術(shù)一般是將多運(yùn)動分別獨(dú)立進(jìn)行提取，提取呼吸運(yùn)動的一種做法是在提取人體上述運(yùn)動時通過預(yù)先設(shè)置標(biāo)記點(diǎn)，對它們進(jìn)行序列跟蹤。根據(jù)呼吸運(yùn)動的特點(diǎn)，人在進(jìn)行呼吸的時候會帶動體內(nèi)的其他器官一起運(yùn)動。一般認(rèn)為，這些器官會隨著肺的運(yùn)動進(jìn)行三維空間的平移，且它們的運(yùn)動都是同步的。所以，假設(shè)呼吸運(yùn)動引起的心臟的運(yùn)動和與它相鄰的器官的運(yùn)動在造影圖平面上也是一致的，可以在造影圖中找到心臟外的其他組織上的一些特征點(diǎn)作為標(biāo)記點(diǎn)。在整個序列中跟蹤這些標(biāo)記點(diǎn)，得到這些標(biāo)記點(diǎn)的運(yùn)動情況，然后將這些標(biāo)記點(diǎn)的運(yùn)動近似為此二維投影面上的呼吸運(yùn)動。另一種做法同樣利用這些不會跟隨心臟一起運(yùn)動的結(jié)構(gòu)特征點(diǎn)，所不同的是，后者是在造影的同時記錄這些標(biāo)記點(diǎn)的運(yùn)動。因此，要求在造影前就對各個特征點(diǎn)進(jìn)行選取和標(biāo)記。很顯然，這兩種方案都是有缺陷的。前者的適用性很差，因為并不能保證每一幀造影圖中都存在符合這種條件的標(biāo)記點(diǎn)（心臟外的其他組織上的一些特征點(diǎn)），而且找這種點(diǎn)也需要經(jīng)驗（需要對人體解剖結(jié)構(gòu)比較了解）。當(dāng)造影圖中不存在以上特征點(diǎn)時，呼吸運(yùn)動是很難被提取出來的。后者的實現(xiàn)則需要大量實驗控制，對一般的臨床應(yīng)用不合適。此外，在上述兩種方法中，人體在進(jìn)行生理活動時是否存在其他的運(yùn)動并不能有效地表現(xiàn)出來，而且要進(jìn)行其他運(yùn)動的分析提取給病人會帶來二次傷害。

此外，還有一種方法是在雙臂x射線造影條件下實現(xiàn)的，其分離心臟運(yùn)動與呼吸運(yùn)動的思想是：取同一時刻不同投影角度的兩幅造影圖，對其中相對應(yīng)的冠脈血管進(jìn)行三維重建，獲得該時刻的血管三維空間分布。那么，對一個呼吸周期中的所有造影圖對進(jìn)行匹配和重建后，得到一組三維結(jié)構(gòu)序列，它們間的空間位移矢量便是呼吸運(yùn)動。相對來說，通過該方法能得到比較可靠的呼吸運(yùn)動估計結(jié)果，但是由于雙臂x射線造影條件的約束，不能廣泛的應(yīng)用在實踐中，并且，此方法也不能提取出除了心臟信號和呼吸信號之外的運(yùn)動信號。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種單臂x射線血管造影圖像多運(yùn)動參數(shù)分解估計方法，通過跟蹤結(jié)構(gòu)特征點(diǎn)形成數(shù)據(jù)序列，并利用經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸猓‥MD）的方法自動提取人體的心臟、呼吸、高頻以及平移運(yùn)動。

為實現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種單臂x射線血管造影圖像序列多運(yùn)動參數(shù)分解估計方法，包括以下步驟：

（1）選取血管結(jié)構(gòu)特征點(diǎn)；

（2）對選取的血管結(jié)構(gòu)特征點(diǎn)在整個造影圖序列中進(jìn)行自動跟蹤；

（3）在點(diǎn)的跟蹤序列s(n)中選取長度為n_s＝k*N₁(k＞1)的序列

（4）將分解為在x方向的運(yùn)動x(n)和y方向上的運(yùn)動y(n)，再分別對x(n)和y(n)進(jìn)行EMD分解，得到EMD分解后的各獨(dú)立運(yùn)動信號；

（5）根據(jù)先驗生理知識對各獨(dú)立信號進(jìn)行相應(yīng)的歸類。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）相較于單純的手動跟蹤，自動選取血管結(jié)構(gòu)特征點(diǎn)和EMD相結(jié)合的途徑來自動提取各周期運(yùn)動和非周期運(yùn)動具有更廣泛的適用性和靈活性，幾乎可適用于所有造影序列圖；

（2）同時，相較于直接在心臟附近組織設(shè)置標(biāo)識點(diǎn)再通過相關(guān)成像手段進(jìn)行跟蹤的方法，本發(fā)明擁有更高安全性和可操作性。這是因為在體內(nèi)組織添加的標(biāo)記物一般是可侵入性的，會對人體自身產(chǎn)生或多或少的損害，并且其標(biāo)記物的添加、成像、排除、呼吸運(yùn)動提取整個過程都是繁雜的，為實際操作中帶來不可避免的麻煩與誤差；

（3）本發(fā)明方法選取的特征點(diǎn)涉及到左右冠脈的各級血管，綜合考慮到了左右冠脈的運(yùn)動信息，從而具有更好的可靠性和準(zhǔn)確性。

附圖說明

參照下面的說明，結(jié)合附圖，可以對本發(fā)明有最佳的理解。在附圖中，相同的部分可由相同的標(biāo)號表示。