[發明專利]一種基于限制點集方法的血管壁網格劃分方法

在審

• 申請號: 201410773992.1
• 申請日: 2015-08-03
• 公開（公告）號: CN104504757A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 汪友生;董路;寧克友;金銘;樊存佳
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及計算機醫學圖像分析領域，特別涉及一種基于血管內超聲影像的血管壁劃分方法。

背景技術

心血管疾病嚴重威脅人類健康，而血管彈性能及時反映人體血管系統功能好壞，對心血管疾病的預防和治療有重要的臨床意義。由于血管彈性可以用一定血壓下血管壁產生的應變來衡量，因此，計算血管壁的應變成為研究血管壁彈性的基礎。診斷冠狀動脈成像新的“金標準”的血管內超聲(Intravascular?Ultrasound,IVUS))技術，目前已被廣泛用于冠狀動脈粥樣硬化病變的確定和狹窄程度的判斷，指導和評價冠脈介入治療。在IVUS臨床應用中，可以獲取一系列的超聲圖像，在此基礎上研究分析血管彈性，可為手術方案的選取提供重要依據。為此需要對血管壁區域進行合理有序劃分為若干簡單多邊形微小區域。三角形是平面圖形中穩定而簡單的一種，這一特性使它在醫學、計算幾何、科學計算可視化等眾多領域有著廣泛的應用。多年以來，在相關學者們的不斷努力下，將多邊形的三角剖分算法應用于各種學科的劃分已經相對成熟。本發明在分析了已有三角形剖分算法的基礎上，結合散亂點集Delaunay三角剖分算法提出了基于限制點集的血管壁網格劃分，可在較少的點集基礎上實現對血管壁的網格快速劃分。

發明內容

本發明的目的在于，通過提供一種基于血管內超聲影像的血管壁劃分方法，以獲得直觀、精確的血管壁網格劃分，本發明的特征如下：

步驟(1)由于冠狀動脈開口和分叉病變處狹窄最嚴重的部位往往只有0.5-2mm，這種情況下為了保證能取得這些病變部位至少一個周期的完整圖像，因此血管內超聲儀一般以0.5mm/s的速度勻速回拉導管，獲得人體冠狀動脈的血管內超聲視頻影像；

步驟(2)將步驟(1)得到的血管內超聲視頻影像導入計算機，從視頻中截取連續的多幀血管內超聲圖像作為實驗圖像，圖像分辨率為384*384，以下簡稱為超聲圖像；

步驟(3)對上述超聲圖像利用改進的GVF-snake模型和B樣條曲線檢測血管壁內外膜邊緣進行超聲圖像感興趣區域(ROI)分割；

步驟(4)對步驟(3)中取得的ROI區域進行二值化，m表示已取得的IVUS圖像的ROI區域，此時m是一個384*384的矩陣，取值范圍0～255，經過多次實驗對比，二值化的閾值設為240，即m值小于240的全部歸一化為0，m值大于等于240的全部歸一化為255；

步驟(5)將步驟(4)中已進行二值化處理的ROI區域提取內外膜邊緣特征點；

步驟(5.1)從圖像邊緣上提取出有意義的n個點，使這n個點最具有代表性；首先這n個點要在圖像邊緣上；其次最近鄰的兩點之間要盡量分散開；具體做法是首先對邊緣像素隨機抽樣，在對邊緣像素隨機抽樣過程中檢查全部點對的歐式距離：

d=(x1-x2)2+(y1-y2)2---(1)]]>

其中，d表示兩相鄰點之間的距離，(x₁,y₁)，(x₂,y₂)分別為兩個相鄰點的坐標；每次去除距離最小的點對中的一個點，直至剩下點的數量達到要取樣的點的數量n；由于全部像素點的數量為384*384，數量比較龐大，一般點的總數m超過2000個即認為很多，這樣的操作是很費時間的，為了減少計算量，當m>>n時，隨機取3n個點，對這3n個點進行上述操作即可；如果直接對這些點進行Delaunay網格劃分可以看到這種邊緣定點的劃分結果不是很均勻而且劃分區域包括了血管腔部分，顯然不合理；