[發明專利]基于三維形態學的冠脈血管自動提取方法

有效

• 申請號: 201510497617.3
• 申請日: 2015-08-13
• 公開（公告）號: CN105118056B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 王翊;房斌;歐陽自鵬;張紹祥;譚立文;李穎;張琳;張洪鎖
• 申請（專利權）人: 重慶大學;中國人民解放軍第三軍醫大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙)50211
• 代理人: 路寧

技術領域

本發明涉及醫學圖像提取領域，尤其涉及一種基于三維形態學的冠脈血管自動提取方法。

背景技術

通過從CT圖像中提取冠脈血管，并分析序列中血管參數及運動信息，從而發現異常，對于揭示心血管疾病具有重要意義，利用冠脈血管三維重構技術獲得的三維血管空間結構，不僅可以精確定位病變的空間位置，而且可以應用于虛擬規劃及手術導航中，提高臨床手術的質量和成功率。心血管分割是正常組織和病變組織的三維重建、定量分析等后續操作的基礎，也是臨床醫學應用的瓶頸。分割的準確性對醫生判斷疾病的真實情況并做出正確的診斷計劃至關重要。經過多年發展，研究者們提出了較多的冠脈血管提取并三維重構方法，包括基于活動輪廓框架的分割方法、基于血管骨架的方法、基于分水嶺分割方法、基于血管跟蹤的方法、基于概率決策方法和基于混合圖譜的方法等。

在這些方法中，基于跟蹤方法人工干預過多，時間復雜度高，而其他方法對圖像閾值的力度要求過高，容易產生異常值，精度不高。這就亟需本領域技術人員解決相應的技術問題。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題，特別創新地提出了一種基于三維形態學的冠脈血管自動提取方法。

為了實現本發明的上述目的，本發明提供了一種基于三維形態學的冠脈血管自動提取方法，其包括如下步驟：

S1，獲取圖像數據后，按照獲取時間依次對圖像進行排序，對排序完成的圖像進行直方圖變換；

S2，對于變換后的圖像進行三維粗分割，將分割的冠狀動脈圖像的灰度范圍值進行三維形態學處理，通過計算主動脈區域和腐蝕掉區域的鄰接點，得到鄰接點構成的連通域；

S3，遍歷全部鄰接點，執行完畢后，輸出每一個鄰接點構成的連通域，執行切割冠狀動脈圖像過程，從輸入的三維粗分割數據以及全部鄰接點的連通域數據從而尋找冠狀動脈的開口點，切割完成冠狀動脈圖像。

所述的基于三維形態學的冠脈血管自動提取方法，優選的，所述S2包括：

根據圖像的組成結構和應用需求將圖像劃分為若干個互不相交的子區域，以區域為對象進行分割，根據相似性原則進行分割，將各圖像像素劃歸到相應區域。

所述的基于三維形態學的冠脈血管自動提取方法，優選的，所述S1包括：

冠狀動脈在成像時，注入造影劑，在圖像中密度值較高，對密度值的直方圖進行觀察，得到冠狀動脈密度值集中在直方圖高亮度部分，其集中在直方圖靠高亮度的波中，利用直方圖閾值法，通過自動搜索最高密度值的波峰及該波起始處位置，得到分割閾值，實現閾值分割。

所述的基于三維形態學的冠脈血管自動提取方法，優選的，所述S1還包括：

窗寬Width為直方圖高亮的波寬度；確定數據的中心值，用窗位Level表示對于人體器官獲得的某個值，如果小于確定值，轉換成位圖圖像的黑色，即0值；如果大于確定值，轉換成位圖圖像的白色，即255值；設初始像素值為x，轉變后像素值為y，則公式如下所示：

所述的基于三維形態學的冠脈血管自動提取方法，優選的，所述S2包括：

根據得到的三維粗分割圖像，得到了心臟冠脈灰度范圍，保留此范圍內像素值，其余的根據相關公式置為0或1；為實現血管的粗分割，通過三維區域增長操作，將像素值屬性相似的相鄰點合并到三維粗分割圖像區域；設原始有效像素點集合為O，O中有一有效像素點P_v，其鄰接點的集合為L₂₆，需判斷的點為P_d，相似性度量為S，判斷依據如下：

P_v∈O，P_d∈L₂₆，如果P_d滿足S，

則O＝O+P_d；該操作將冠狀動脈提取出來。

所述的基于三維形態學的冠脈血管自動提取方法，優選的，所述S3包括：

通過對三維粗分割數據結果的觀察，通過三維腐蝕操作將細小的血管完全腐蝕掉，通過恢復性膨脹操作得到除細長血管分支之外的主動脈部分；通過原體數據和腐蝕后數據進行減操作得到腐蝕掉的分支，最后根據鄰接關系得到疑似點；

此處使用結構模板M對體數據A進行腐蝕得到體數據B，表示為：

使用結構模板M對體數據B進行膨脹得到體數據C，表示為：

減操作得到腐蝕掉數據D，表示為：

D＝A-C；