[發明專利]血管中心線的提取方法及裝置

有效

• 申請號: 202110328632.0
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN112884826B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 毛益進;張超;趙清華;高唱;劉偉
• 申請（專利權）人: 北京閱影科技有限公司
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60;G06T7/13;G06T5/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 周春枚

本發明公開了一種血管中心線的提取方法及裝置。其中，該方法包括：采用拓撲細化的方式對預定血管進行細化處理，得到預定血管的初始中心線；從初始中心線的根節點出發，對初始中心線進行分段標記，得到預處理中心線；對預處理中心線進行冗余段刪除操作，得到預定血管的目標中心線。本發明解決了相關技術中進行血管中心線提取的方式可靠性較低的技術問題。

技術領域

本發明涉及計算機輔助醫療技術領域，具體而言，涉及一種血管中心線的提取方法及裝置。

背景技術

目前，在計算機輔助診斷冠狀動脈疾病的研究中，分割冠狀動脈、提取冠狀動脈中心線是研究的首要工作，準確的輪廓和中心線能建立精確的血管樹模型，能得到精確的狹窄和鈣化等病變系數，能更好地輔助醫生進行臨床診治。在提取血管中心線時，判斷一個算法的好壞通常取決于以下幾個指標：骨架是否出現斷裂情況，骨架是否能保留血管的拓撲信息，骨架是否居中，骨架是否寬度為1等。

由于冠脈分支與心臟組織連接密切，難以使用某種特定算法實現精準分割，所以需要運用迭代思想，逐步逼近得到真實的結果。

目前提取冠狀動脈及其中心線的算法流程如下：首先使用基于閾值的方法得到粗略的冠狀動脈及初始中心線，已知中心線起點、終點和路徑點，在冠狀動脈的初始輪廓內，使用Fast Marching算法提取血管分支的中心線，用于更新初始中心線，進而得到新的冠狀動脈輪廓，繼續使用Fast Marching算法提取中心線，重復以上步驟，直到經過多次迭代的結果基本不變時，迭代終止，將最后一步迭代的結果作為冠狀動脈和中心線的最終結果。但是目前的算法存在諸多問題：

第一，細化過程。其中，Fast Marching是一種基于距離變化的中心線提取方法，該方法是水平集方法的一種，通過不同的速度函數計算不同的速度場，該算法需已知起點、終點以及少量的路徑點，使用梯度下降法尋找點與點之間的最短路徑將其作為該段血管的中心線。該方法引用了波傳遞的思想，效率高，常用于醫學圖像處理、計算流體動力學分析，和路徑規劃等領域的研究。但是，該方法對于形態學復雜、彎曲角度較大、或者直徑大小不均勻的血管，會發生嚴重失真。在分叉點或較粗的造影不均勻的血管處，中心線沿著梯度下降最快的方向搜索時會出現打結現象，圖1(a)是根據現有技術中的Fast Marching算法提取血管中心線出現打結的示意圖，如圖1(a)所示，出現了打結；在彎曲角度較大的血管處，該算法在尋找路徑時，為了尋求最短路徑必然會丟掉彎曲處的信息，圖1(b)是根據現有技術中的Fast Marching算法提取血管中心線出現彎曲處信息丟失的示意圖，為了能夠求取最短路徑舍棄了彎曲出的信息，使得提取得到的血管出現失真，圖中黑色粗實線為目標輪廓，虛線為真實骨架，細實線為實際提取中心線結果；在背景有噪聲的情況下，中心線在搜索時會進入到背景區域，出現中心線泄漏到目標以外的現象，圖1(c)是根據現有技術中的FastMarching算法提取血管中心線出現背景噪聲導致中心線在目標外的示意圖，如圖1(c)所示，圖中黑色粗實線為目標輪廓，黑色實心點為背景噪聲，虛線為真實骨架，細實線為實際提取中心線結果；以上多種原因導致Fast Marching算法對于形態復雜的血管，中心線提取結果失真嚴重。