[發明專利]用于血管內動脈瘤手術的血管配準方法、系統和裝置

有效

• 申請號: 202011161676.0
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112348860B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 劉市祺;謝曉亮;周小虎;侯增廣;劉暴;來志超;張勃
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所;中國醫學科學院北京協和醫院
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

1.一種用于血管內動脈瘤手術的血管配準方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟S100，獲取CTA序列圖像和DSA序列圖像；

步驟S200，基于所述CTA序列圖像，通過種子點法及區域生長方法獲取主動脈血管三維圖像，基于所述主動脈血管三維圖像獲取主動脈血管二維圖像；

基于所述DSA序列圖像，通過第一合成方法獲取主動脈血管造影二值圖像；

步驟S300，基于所述主動脈血管二維圖像和主動脈血管造影二值圖像，通過訓練好的基于深度學習的血管配準網絡獲取配準后圖像；

其中，所述訓練好的基于深度學習的血管配準網絡包括回歸器子網絡、空間變換子網絡和重采樣子網絡；

所述回歸器子網絡基于卷積神經網絡構建，包括依次連接的第一卷積層、第一平均池化層、兩個第二卷積層、第二平均池化層和全連接層，所述第一卷積層和第二卷積層均采用elu激活函數:

所述空間變換子網絡基于二次B樣條構建；

步驟S300包括：

步驟S310，基于所述主動脈血管二維圖像X，通過所述回歸器子網絡獲取待配準圖像一維向量；

基于所述主動脈血管造影二值圖像Y，通過所述回歸器子網絡獲取標準圖像一維向量；

步驟S320，通過所述回歸器子網絡將所述待配準圖像一維向量和標準圖像一維向量重新變形為128*128大小的待配準圖像二維向量dx和標準圖像二維向量dy；

步驟S330，將待配準圖像二維向量dx和標準圖像二維向量dy進行2D仿射變換，所述2D仿射變換包括平移、旋轉、縮放；

步驟S340，在所述仿射變換中，在圖像中等間隔地生成控制點，所述控制點將圖像分隔成多個網格，通過空間變換子網絡中的二次B樣條插值計算網格控制點映射的矢量生成位移矢量場，所述矢量信息包括大小和方向信息；

步驟S350，通過所述空間變換子網絡基于所述位移矢量場移動所述主動脈血管二維圖像，并通過重采樣子網絡生成512*512大小的配準后圖像。

2.根據權利要求1所述的用于血管內動脈瘤手術的血管配準方法，其特征在于，所述通過種子點法及區域生長方法獲取血管三維模型，其方法為：

步驟A100，基于所述CTA序列圖像，根據時間順序選取第一幀CTA序列圖像，通過人機交互的方式確定所述第一幀CTA圖像中的主動脈血管區域的種子點，然后使用種子點法確定血管區域；

步驟A200，計算所述主動脈血管區域的血管中心點和血管面積，將所述血管中心點作為下一幀圖像的初始點；

步驟A300，將下一幀圖像設置為當前幀；

步驟A400，基于所述初始點，搜索預設面積的區域內像素的灰度值，將灰度值大于預設的第一閾值的小區域設定為標記小區域；

步驟A500，將距離所述初始點距離最近的標記小區域作為當前幀的主動脈血管區域；

步驟A600，重復步驟A200-A500，直至當前幀的所述標記小區域的數量大于或等于上一幀的小區域數量時，計算所述血管中心點至次近鄰標記小區域的第一距離，若所述第一距離小于預設的分叉閾值時，將所述次近鄰標記小區域設定為待定分叉血管區域；其中，所述次近鄰標記小區域表示距離所述血管中心點距離第二近的標記小區域；

步驟A700，當所述待定分叉血管區域滿足預設的分叉血管判定條件時，將所述待定分叉血管區域設定為分叉血管區域；所述預設的分叉血管判定條件為：待定分叉血管區域的周長小于60像素、離心率小于0.8、區域面積與邊界外接框面積的比率大于0.4且當前幀的兩個或兩個以上待定分叉血管區域的總面積與上一幀的血管與區面積之差小于200像素；

步驟A800，將下一幀圖像設置為當前幀，重復步驟A200-A700，直至所述CTA序列圖像全部完成區域計算，將所有帶有標記小區域的圖像數據在VTK軟件中進行三維處理并可視化計算，獲得所述主動脈血管三維圖像。

3.根據權利要求2所述的用于血管內動脈瘤手術的血管配準方法，其特征在于，所述基于所述主動脈血管三維圖像獲取主動脈血管二維圖像，其方法為將所述主動脈血管三維圖像對y軸方向進行投影，得到xz軸的二維投影圖像，將所述二維投影圖像設定為主動脈血管二維圖像。