[發(fā)明專利]一種X射線血管造影圖像中多運動參數(shù)的分離估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310752751.4
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103886615A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張?zhí)煨?/a>;黃怡寧;黃正華;魏亞勛;郝龍偉
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于造影圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種X射線血管造影圖像中多運動參數(shù)的分離估計方法。?

背景技術(shù)

胸廓有節(jié)律的擴大和縮小，從而完成吸氣與呼氣，這就是呼吸運動。呼吸運動會造成心臟在三維空間中整體的平移，在X射線造影系統(tǒng)中，由于呼吸運動的影響冠狀動脈血管在造影面上會發(fā)生二維運動。而且在造影過程中，醫(yī)生為了能夠使造影序列覆蓋整個冠脈系統(tǒng)，可能會移動導管床，導致一個成像序列的不同幀之間整體存在二維平移。?

因此，冠脈造影圖像一方面記錄有心臟自身運動在二維平面上的投影，同時也疊加有人體的呼吸運動引起的冠狀動脈在造影面上的二維平移運動和病人的二維平移運動。那么，要得到更接近真實情況下的二維血管造影圖，則需將人體的心臟運動，呼吸運動和平移運動等分離開來。?

分離平移運動一般方法是進行幀間圖像配準。許多文獻報道的醫(yī)學圖像配準通常是分外部和內(nèi)部。外部配準方法是通過在造影前設(shè)置一些明顯的標記，在造影過程中跟蹤，但是這種標記法通常是具有侵入性的；內(nèi)部配準方法是在造影完成后又分為標記法和分割法等。標記法是在圖中選取一些解剖結(jié)構(gòu)點來進行配準，然而并不是每幅圖都具有這樣的解剖結(jié)構(gòu)點，而且也需要對人體解剖結(jié)構(gòu)比較了解。而分割法可以通過分割出來的解剖結(jié)構(gòu)線來配準，可以適用于剛體模型也可適用于形變模型，但是它只能提取出解剖結(jié)構(gòu)線的運動，卻不能單獨分離出整體的剛性平移運動。然而造影圖中提取出來的血管運動不僅包含了病人平移運動，還有血管自身的生理運動和呼吸運動。雖然有些造影圖中包含了不會有生理運動的脊椎等骨?骼可以作為內(nèi)部標記點來通過內(nèi)部標記法配準，但不是所有的造影圖都存在這樣的特征可以進行配準。當造影圖不存在這樣的特征時，平移運動是很難被提取出來的。而且這樣的平移運動的提取在醫(yī)學圖像領(lǐng)域上少有提及。?

文獻報導在提取人體呼吸運動的時候都要通過預先設(shè)置標記點，然后對它們進行序列跟蹤。根據(jù)呼吸運動的特點，人在進行呼吸的時候體內(nèi)的一些器官如心臟，膈肌等會隨著肺的運動一起同步進行三維空間運動。所以跟蹤不會隨著心臟一起運動的結(jié)構(gòu)特征點得到其運動曲線，可近似認作呼吸運動。其中在X射線造影中用的比較多的是，直接手動跟蹤造影圖中的非心臟結(jié)構(gòu)特征點或者在造影同時就記錄這些點的運動。很顯然，這兩種方案都是有缺陷的。前者主要在于它的適用性很差，因為我們并不能保證每一幀造影圖中都存在符合這種條件的標記點，而且找這種點也需要對人體解剖結(jié)構(gòu)比較了解。所以，在造影圖中不存在以上特征點時，呼吸運動是很難被提取出來的。而后者的實現(xiàn)則需要大量實驗控制，對一般的臨床應用不合適。此外，還有一種方法是在雙臂X射線造影條件下實現(xiàn)的，其分離心臟運動與呼吸運動的思想是，取同一時刻不同投影角度的兩幅造影圖，對其中相對應的冠脈血管進行三維重建，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行匹配和重建后，得到的則是一組三維結(jié)構(gòu)序列，而它們間的空間位移矢量便是呼吸運動。相對來說，通過該方法能比較可靠的呼吸運動結(jié)果。但是由于雙臂x射線造影條件的約束，不能廣泛的應用在醫(yī)學實踐中。?

在專利一種從X射線造影圖中提取呼吸運動參數(shù)的方法200910273528.5中，雖然也是使用的傅里葉頻域分離，但是它只能通過提取心臟運動后再將剩余曲線視為呼吸運動，且不能分離出平移運動和高頻成分，這樣得到的呼吸運動不夠準確，此方法的魯棒性不高。?

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種X射線血管造影圖像中多運動參數(shù)的分離估計方法，其目的在于基于頻域濾波和多變量尋優(yōu)，能夠精確分離各個運動參數(shù)，簡單快速、無傷害。?

本發(fā)明提供了一種X射線血管造影圖像中多運動參數(shù)的分離估計方法，包括下述步驟：?

（1）對血管結(jié)構(gòu)特征點在X射線血管造影圖像序列中進行跟蹤，得到點的跟蹤曲線s_i(n)，i=1,…，I，n=1,...,N；I為特征點個數(shù)，N為X射線血管造影圖像序列中圖像的總幀數(shù)；?

（2）根據(jù)平移運動變化幀的序列{N_t,t=1,....,T}和平移運動的斜率角序列{α_t,t=1,....,T-1}得到模擬平移曲線d_α(n)；其中T為運動方向變化的次數(shù)；?