[發(fā)明專利]一種核磁共振圖像中頸動(dòng)脈血管中心線的提取方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011225935.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN112529839B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 辛景民;張璞;武佳懿;鄭南寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/66;G06V10/774;G06V10/778;G06V10/82;G06V10/762;G06N3/0464;G06N3/048;G06N3/09;A61B5/00;A61B5/02;A61B5/055
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發(fā)明公開了一種核磁共振圖像中頸動(dòng)脈血管中心線的提取方法及系統(tǒng)，所述方法用于非疾病診斷目的，包括以下步驟：步驟1，獲取若干受試者頸動(dòng)脈的T1加權(quán)MRI圖像組成訓(xùn)練集；將訓(xùn)練集中每張T1加權(quán)MRI圖像的頸動(dòng)脈區(qū)域進(jìn)行標(biāo)注，獲得標(biāo)注后的訓(xùn)練集；步驟2，將步驟1獲得的標(biāo)注后的訓(xùn)練集輸入特征圖提取網(wǎng)絡(luò)，獲得訓(xùn)練集中每張T1加權(quán)MRI圖像的3種尺度的特征圖；步驟3，將訓(xùn)練集中的每張T1加權(quán)MRI圖像的3種尺度的特征圖輸入檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，獲得訓(xùn)練好的檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明將多層次網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行融合，形成多尺度監(jiān)測(cè)信息，能夠大大提高頸動(dòng)脈血管中心線提取的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理、深度學(xué)習(xí)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種核磁共振圖像中頸動(dòng)脈血管中心線的提取方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

頸動(dòng)脈粥樣硬化是進(jìn)行性全身性疾病，其特征是動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成，表現(xiàn)為血管壁增厚導(dǎo)致狹窄，血管壁結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致卒中；頸動(dòng)脈的中心線可以描述血管的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是血管幾何結(jié)構(gòu)三維重建的基礎(chǔ)。因此，頸動(dòng)脈血管中心線的提取對(duì)早期發(fā)現(xiàn)頸動(dòng)脈粥樣硬化和預(yù)防心血管疾病有非常重要的意義。

高分辨率核磁共振成像(high-resolution?magnetic?resonance?imaging，HRMRI)作為表征頸動(dòng)脈病理的現(xiàn)代成像技術(shù)，可獲得頸動(dòng)脈的橫截面圖像，并檢測(cè)到早期頸動(dòng)脈血管異常。血管中心線的提取是通過在MRI圖像上檢測(cè)頸動(dòng)脈血管區(qū)域來完成的。放射科醫(yī)生在MRI圖像中逐層檢測(cè)頸動(dòng)脈是一項(xiàng)繁瑣且重現(xiàn)性低的任務(wù)；因此，在MRI圖像中自動(dòng)地檢測(cè)頸動(dòng)脈血管可以減輕醫(yī)生工作量，加快醫(yī)生對(duì)疾病地診斷過程。

現(xiàn)有的方法大多為半自動(dòng)地提取血管中心線，這些方法多基于最小路徑法和回溯法，依賴于圖像的分辨率以及血管拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，很難在低質(zhì)量的圖像中(例如：含偽影、噪聲等圖像)對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的血管進(jìn)行定位，進(jìn)一步導(dǎo)致對(duì)血管中心線的提取不準(zhǔn)確。現(xiàn)有這些方法大多都依賴于后續(xù)的校正，例如對(duì)提取中心線的細(xì)化或利用梯度場(chǎng)的修正，這會(huì)導(dǎo)致計(jì)算度復(fù)雜，處理時(shí)間較長。此外，由于嚴(yán)重病變的動(dòng)脈和頸動(dòng)脈分叉附近的腔和外壁邊界的形狀不同尋常，血管中心線的準(zhǔn)確定位本身就是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作，上述的傳統(tǒng)方法很難在分析頸動(dòng)脈粥樣硬化中得到很好的應(yīng)用。

綜上，現(xiàn)有頸動(dòng)脈血管中心線提取方法過于復(fù)雜地使用了一些傳統(tǒng)的處理方法，導(dǎo)致提取中心線的精度不高以及速度過慢，亟需一種新的基于深度學(xué)習(xí)的核磁共振圖像中頸動(dòng)脈血管中心線提取方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種核磁共振圖像中頸動(dòng)脈血管中心線的提取方法及系統(tǒng)，以解決上述存在的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)問題。本發(fā)明能夠克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的較難在低質(zhì)量的圖像中對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的血管進(jìn)行定位，提取中心線的精度不高以及速度過慢的缺點(diǎn)。本發(fā)明將多層次網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行融合，形成多尺度監(jiān)測(cè)信息，能夠大大提高頸動(dòng)脈血管中心線提取的準(zhǔn)確性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種核磁共振圖像中頸動(dòng)脈血管中心線的提取方法，用于非疾病診斷目的，包括以下步驟：

步驟1，獲取若干受試者頸動(dòng)脈的T1加權(quán)MRI圖像組成訓(xùn)練集；將訓(xùn)練集中每張T1加權(quán)MRI圖像的頸動(dòng)脈區(qū)域進(jìn)行標(biāo)注，獲得標(biāo)注后的訓(xùn)練集；

步驟2，將步驟1獲得的標(biāo)注后的訓(xùn)練集輸入特征圖提取網(wǎng)絡(luò)，獲得訓(xùn)練集中每張T1加權(quán)MRI圖像的3種尺度的特征圖；

步驟3，將訓(xùn)練集中的每張T1加權(quán)MRI圖像的3種尺度的特征圖輸入檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，獲得訓(xùn)練好的檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)；基于所述訓(xùn)練好的檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)核磁共振圖像中頸動(dòng)脈血管中心線的提取。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，步驟2中，所述特征圖提取網(wǎng)絡(luò)為Darknet-53。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，步驟3中，對(duì)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練的過程中：