[發(fā)明專(zhuān)利]基于雙流邊界感知的動(dòng)脈瘤圖像分析系統(tǒng)、方法和設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110048844.3
• 申請(qǐng)日: 2021-01-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112837218B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉市祺;謝曉亮;周小虎;侯增廣;曲新凱;韓文正;周彥捷;馬西瑤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所;華東醫(yī)院
• 主分類(lèi)號(hào): G06T3/40
• 分類(lèi)號(hào): G06T3/40;G06T7/00;G06T7/12;G06T7/155;G06V10/774;G06K9/62
• 代理公司: 北京市恒有知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會(huì)

本發(fā)明屬于圖像分析，具體涉及了一種基于雙流邊界感知的動(dòng)脈瘤圖像分析系統(tǒng)、方法和裝置，旨在解決現(xiàn)有的圖像分析技術(shù)無(wú)法依據(jù)顯影圖像精確地分析出動(dòng)脈瘤的圖像的問(wèn)題。本發(fā)明包括：獲取包含主動(dòng)脈瘤的區(qū)域的DSA圖像作為待檢測(cè)圖像，基于所述待檢測(cè)圖像，通過(guò)訓(xùn)練好的雙流邊界感知網(wǎng)絡(luò)生成主動(dòng)脈瘤邊界特征圖像和主動(dòng)脈瘤圖像掩膜，基于所述主動(dòng)脈瘤圖像掩膜和主動(dòng)脈瘤邊界特征結(jié)合所述DSA圖像獲得主動(dòng)脈瘤圖像的形態(tài)學(xué)信息。本發(fā)明通過(guò)將提取出的特征輸入雙流邊界感知網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)提取邊界特征和掩膜圖像并融合，提高了動(dòng)脈瘤圖像的精確性并且解決了現(xiàn)有技術(shù)的動(dòng)脈瘤圖像邊界模糊的問(wèn)題，能夠更精準(zhǔn)地進(jìn)行動(dòng)脈瘤形態(tài)學(xué)分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像分析，具體涉及了一種基于雙流邊界感知的動(dòng)脈瘤圖像分析系統(tǒng)、方法和設(shè)備。

背景技術(shù)

腹部主動(dòng)脈瘤(Abdominal aortic aneurysm,AAA)是由主動(dòng)脈非正常性擴(kuò)張導(dǎo)致。由于A(yíng)AA在破裂之前不會(huì)出現(xiàn)典型癥狀，因此通常導(dǎo)致85％到90％的病死率。正常主動(dòng)脈的直徑為20mm，當(dāng)一條主動(dòng)脈的直徑比正常情況寬50％以上時(shí)，認(rèn)為存在動(dòng)脈瘤。

血管內(nèi)動(dòng)脈瘤修復(fù)(Endovascular aneurysm repair，EVAR)手術(shù)是目前大多數(shù)AAA患者采用的治療手段。比起開(kāi)放式修復(fù)方法，EVAR手術(shù)有許多重要優(yōu)勢(shì)，包括損傷更小、更穩(wěn)定、更低的患者圍手術(shù)期死亡率、以及更低的術(shù)后并發(fā)癥可能性等。EVAR手術(shù)是通過(guò)放置主動(dòng)脈支架來(lái)將動(dòng)脈瘤從循環(huán)系統(tǒng)中排除。然而，如何選擇合適形狀和大小的支架是一個(gè)難點(diǎn)。

在常規(guī)的臨床治療中，計(jì)算機(jī)斷層造影(Computed tomography angiography，CTA)是AAA診斷的圖像依據(jù)。嚴(yán)格的AAA測(cè)量是基于術(shù)中數(shù)字減影造影(Digitalsubtraction angiography,DSA)進(jìn)行的，通過(guò)人工測(cè)量主動(dòng)脈的最大直徑，可以確定AAA的大小。這一過(guò)程不僅消耗時(shí)間，還具有一定的主觀(guān)性，不同的人的讀數(shù)結(jié)果差異最高可達(dá)6％。因此，自動(dòng)的AAA形態(tài)學(xué)分析(包括分割和測(cè)量) 可以為介入放射醫(yī)生提供很好的視覺(jué)輔助。

然而，這一任務(wù)目前存在以下幾部分難點(diǎn)：(1)動(dòng)脈瘤和一些鄰近組織的密度值相仿，模糊的邊界可能造成錯(cuò)誤分割；(2)由于動(dòng)脈瘤是非造影組織，因此動(dòng)脈瘤表面有些部分有時(shí)會(huì)很模糊；(3)動(dòng)脈瘤的幾何結(jié)構(gòu)不規(guī)律，使得很難用一個(gè)簡(jiǎn)單的幾何模型來(lái)考慮這一問(wèn)題。

此前的研究大多集中于研究AAA的分割問(wèn)題，但很少有考慮更全面的 AAA形態(tài)學(xué)分析的工作。分割方法可以被分成兩大類(lèi)，分別是基于特征的方法和基于學(xué)習(xí)的方法。

在基于特征的方法中，只采用密度信息是很難區(qū)分動(dòng)脈瘤和其周邊組織的。因此，動(dòng)脈瘤分割通常采用結(jié)合密度信息和形態(tài)限制的方法來(lái)進(jìn)行。Jan等人提出的方法就要求提前提取出目標(biāo)中心線(xiàn)、手動(dòng)進(jìn)行初始化。De Bruijne等人提出了一種主動(dòng)形態(tài)模型分割方法，結(jié)合了物體形狀的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)。然而，這類(lèi)方法需要提前分割或提取中心線(xiàn)信息，十分消耗時(shí)間，而且方法結(jié)果高度依賴(lài)于參數(shù)的調(diào)整，因此魯棒性極易受影響。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，即通過(guò)現(xiàn)有動(dòng)脈瘤圖像分析方法獲得的主動(dòng)脈瘤表面模糊，很難用一個(gè)簡(jiǎn)單的幾何模型分析的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于雙流邊界感知的動(dòng)脈瘤圖像分析系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：DSA圖像獲取單元、雙流邊界感知單元和形態(tài)學(xué)信息獲取單元；

所述DSA圖像獲取單元，配置為獲取包含主動(dòng)脈瘤的區(qū)域的DSA圖像作為待檢測(cè)圖像；

所述雙流邊界感知單元，配置為基于所述待檢測(cè)圖像，通過(guò)訓(xùn)練好的雙流邊界感知網(wǎng)絡(luò)生成主動(dòng)脈瘤邊界特征圖像和主動(dòng)脈瘤圖像掩膜；

所述形態(tài)學(xué)信息獲取單元，配置為基于所述主動(dòng)脈瘤圖像掩膜和主動(dòng)脈瘤邊界特征結(jié)合所述DSA圖像獲得主動(dòng)脈瘤圖像的形態(tài)學(xué)信息。

進(jìn)一步地，所述雙流邊界感知網(wǎng)絡(luò)，包括：