[發明專利]一種基于骨架拓撲結構的血管模擬重建方法

有效

• 申請號: 201710791724.6
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107705289B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 賴均;李偉生;汪俊
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/10;G06T7/62;G06T17/00
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 寸南華

本發明涉及醫學圖像處理技術領域，特別涉及一種基于骨架拓撲結構的血管模擬重建方法，包括：利用終端節點和分支節點間的骨架點，通過擬合獲取血管的骨架線；利用體素的大小，計算出各血管段的長度；并根據骨架線獲取血管垂直截面，并獲取有效面積，從而計算出等效半徑；并根據所述血管段的長度和所述等效半徑模擬血管；本發明利用了分割血管的圖像空間和物理空間的關系，使之更好的構建骨架分支點之間和其它骨架點的關聯關系，提高圖像測量血管段長度和血管半徑的有效性和精度；相對于傳統的醫學圖像血管段測量方法，本發明更為自動化以及有更佳的測量結果。

技術領域

本發明涉及醫學圖像處理技術領域，特別涉及一種基于骨架拓撲結構的血管模擬重建方法。

背景技術

近年來，隨著計算機斷層掃描(computed tomography，簡稱CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging，簡稱MRI)、正電子發射斷層成像(positron emissiontomography，簡稱PET)等新型成像技術及設備的迅猛發展和普及，世界各地的醫療機構每天都會產生海量的醫學影像，這使得利用醫學影像對器官、組織和血管進行結構剖析成為當前研究熱點之一。通過對影像中結節的自動檢測，正確分割出的血管結構可用于解析同區域肺組織結構的模糊性。

目前，國內外諸多的學者多年來一直致力于各種醫學影像分割算法的研究來實施對影像中血管的分割，雖然這些現有方法在特定條件下能夠得到一定的肺分割效果。但由于血管具有多級分支結構，通常的分割方法分割出的血管樹結構大都會丟失許多細小血管的分支，在低劑量影像中，血管與其它肺組織的對比度通常較低；而且受到影像中存在噪聲的影響會使分割出的血管出現本應連通的血管枝出現了大量斷裂或丟失的現象。因此，這樣的分割方法難以獲得完整的血管樹結構，使其缺乏量化能力，不能提供具體血管長度和相應直徑的參數信息。

其根本原因在于缺乏對分割血管進行處理和分析的基礎手段，并且大多的方法只提供定性的影像顯示，對于具體的血管案例缺乏準確的骨架分析手段，并且由于血管骨架本身的離散性，難以準確確定血管的準確方向，因此難以得到較好的分析分割結果。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種基于骨架拓撲結構的血管模擬重建方法。

利用終端節點和分支節點間的骨架點，通過擬合獲取血管的路徑方向；利用體素的大小，計算出各血管段的長度；并根據所述血管的路徑方向獲取血管垂直截面，并獲取有效面積，從而計算出血管的等效半徑；根據所述血管段的長度和所述等效直徑模擬并重建血管。

進一步的，利用獲取的終端節點和分支節點，從所述終端節點開始骨架擬合，將離散的終端節點和離散的分支節點通過骨架點的位置來連接，從而獲取平滑骨架線；將所述平滑骨架線根據血管段集和血管分支段集，得到血管平滑路徑，獲取血管路徑的整體方向。

進一步的，作為一種可選方式，平滑骨架線采用多次樣條方法來獲得，包括采用各種二階或三階光滑樣條來擬合骨架線；

進一步的，作為另一種可選方式，平滑骨架線采用均值插值法獲得，包括在任意兩個終端節點和分支節點間，進行均值插值，獲得平滑的曲線條。

進一步的，利用體素的大小，計算出各血管段的長度包括：根據擬合后的平滑骨架線，計算節點間血管段的等效體素長度，乘以體素尺度可得到血管段長度：

L＝l_c×S_v

其中，L表示為血管段長度，l_c表示節點間血管段的等效體素長度，S_v表示為體素尺度。

進一步的，計算節點間血管段的等效體素長度包括：