[發明專利]X射線造影圖像序列中的心動周期恢復方法

有效

• 申請號: 201410513929.4
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104361606B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 楊健;范敬凡;王涌天;艾丹妮;宋爽;劉越
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20;G06T5/40
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安

技術領域

本發明涉及一種X射線造影圖像序列中的心動周期恢復方法，可廣泛應用于臨床研究中減影圖像的配準和三維圖像重建的過程中。

背景技術

心動周期對于同步時序造影圖像具有重要的作用。為實現該目的，心電圖通常用于臨床上心電信息的記錄。然而，心電門控配置并不是傳統單平面或雙平面造影系統的標準配置，為實現相關目標，額外的設備必帶給臨床醫生一定的麻煩，故重建心動周期為臨床操作帶來巨大的便利。

冠狀動脈分布在心臟表面，其運動可間接反映心臟的基本運動，分析冠狀動脈的運動可作為心臟運動恢復、冠脈后續研究乃至相關疾病診斷的基礎。冠狀動脈血管造影是臨床冠脈疾病診斷和治療常用的成像方式之一，其高分辨率和高對比度使其成為心血管疾病診斷和治療所用成像方式的“金標準”，在時序造影圖像中，包含大量血管的空間、結構及運動信息，通過分析不同時刻造影圖像中的冠脈樹，對圖像背景或冠脈上特征點進行提取及跟蹤，獲得相關運動特性，建立精確的數學模型，可獲得以運動場、形狀變化等方式表達的整體或局部信息，進而對冠脈運動進行定量分析。故在過去的二十年，基于造影圖像序列的冠脈運動分析成為國內外心臟病研究的焦點。

目前，基于二維造影圖像的運動分析主要包括兩個方向：一種是基于若干幅不同時刻的造影圖像進行運動補償，插值獲取連續時序的造影圖像。在二維造影圖像中，因血管運動和變形幅度較大，臨床應用中會丟失大量細節信息，如狹窄部分，通過基于不同時刻血管的運動分析，在心臟舒縮方向平移像素單位，實現對序列圖像的運動補償，獲取連續的時序二維造影圖像，進而完成造影圖像中血管運動特征的二維描述。另一種是在時序造影圖像基礎上，獲取相同時刻不同角度的造影圖像，為三維重建提供數據基礎。在臨床應用中，單平面造影系統及雙平面造影系統均可根據心電觸發信號(ECG)觸發獲取配準的造影圖像對，實現減影圖像的配準或圖像的三維重建。但前者存在精確度低的缺點，后者臨床費用較高，二者在實際應用中受到嚴重的限制。故通過對單平面造影系統獲取的二維造影圖像的運動進行分析，恢復心電信號，逆序獲取不同角度相同時刻的造影圖像，可綜合解決上述兩種問題。

現存心動周期重建存在的問題：

1.研究所用心動周期通過臨床獲取，設備復雜；

2.心動周期重建的數據源于超聲圖像序列，分辨率低；

3.心動周期的重建因未忽略呼吸運動的干擾，精度低。

發明內容

在臨床獲取覆蓋多個心動周期或一個心動周期多個成像角度的造影圖像序列后，需要結合心動周期獲取同步的圖像對，但傳統的造影圖像系統中未合并ECG觸發獲取影像的相關設備，導致圖像對的獲取過程的繁瑣。本發明針對此問題，提出了一種X射線造影圖像序列中的心動周期恢復方法。

一種X射線造影圖像序列中的心動周期恢復方法，包括如下步驟：

步驟一、基于圖像直方圖能量相似性測度的特征點跟蹤模塊通過EHD相似性測度跟蹤序列圖像中的特征點，實現覆蓋多個心動周期的序列圖像中特征點的位移矢量場的估計；

步驟二、基于特征點位置分布的矢量場分解模塊根據所述特征點在圖像中的位置分布，實現所述位移矢量場的分解，實現冠狀動脈和背景運動場的描述；

步驟三、心臟運動的三維簡諧運動模型建立模塊根據實際心臟運動形式的分析，完成三維簡諧運動模型的構建，利用凸包算法實現簡諧運動中心的估計；

步驟四、心動周期的重建模塊基于心臟運動矢量的估計，同步圖像幀和心動周期所有相位，完成心動周期的重建。

本發明的有益效果：

1、利用最大化EHD相似性測度獲取造影序列中的特征點，全過程無需附加工作指定圖像中的相關結構，特征點的跟蹤方法具有普適性；

2、根據特征點的位置，基于呼吸運動的描述可去除其對心臟運動分析的干擾，精度高；

3、采用凸包算法獲取運動模型的中心，運算量小。

附圖說明

圖1是本發明的模塊圖；

圖2是本發明的方法流程圖；

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本發明，具體包括以下幾個步驟：

步驟1，對造影圖像序列進行運動分析。首先，利用EHD相似性測度、Powell參數優化算法和雙三次圖像插值，實現特征點的跟蹤，完成特征點位移矢量場的估計。