[發明專利]一種冠狀動脈分割方法、系統及存儲介質

有效

• 申請號: 202110509998.8
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN112991365B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 曾安;吳春彪;潘丹;徐小維;劉淇樂;陳宇琛
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/155;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種冠狀動脈分割方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：獲取待分割冠狀動脈原圖像，并對原圖像進行放縮處理；

S2：使用3D U-net對放縮處理后的圖像進行粗分割，獲取低分辨率下的預測標簽并映射回原圖像空間，得到粗分割結果；

S3：使用3D U-net對放縮處理后的圖像進行先驗區域提取，獲取冠狀動脈標簽并映射回原圖像空間；

S4：對冠狀動脈標簽進行形態學處理，抽取出骨架點并以骨架點為中心獲取體素塊；

S5：使用3D U-net++對體素塊進行分割，得到體素塊分割結果；

S6：將粗分割結果與體素塊分割結果進行投票集成，獲取最后的分割結果；

其中，在所述步驟S4中，所述形態學處理過程具體為：

根據冠狀動脈標簽得到原圖像空間冠狀動脈的位置，根據其血管表面的形狀采用半徑為R的球形結構進行膨脹；為了獲得冠狀動脈周圍的局部信息并減少冗余，根據醫學先驗知識，在冠狀動脈存在左和右冠狀動脈的基礎上，通過連通域分析提取其中最大的兩個連通域并對其抽取出骨架點并以骨架點為中心獲取體素塊。

2.根據權利要求1所述的一種冠狀動脈分割方法，其特征在于，在所述步驟S2中，所述粗分割使用一般的相似度系數作為損失函數，具體表示為：

其中，分別屬于預測概率以及真實的圖像標簽，其中網絡的輸入為低分辨率下圖像，輸出為低分辨率下預測標簽。

3.根據權利要求1所述的一種冠狀動脈分割方法，其特征在于，在所述步驟S3中，通過3D U-net進行先驗區域提取的網絡采用帶權重的相似度系數作為損失函數，具體表示為：

其中，分別屬于預測概率以及真實的圖像標簽，權重系數，從損失函數得知該權重系數調整了目標與背景的生成，權重系數小于0.5會偏重于冠狀動脈的生成；該網絡的輸入為低分辨率下圖像，輸出為冠狀動脈標簽。

4.根據權利要求1所述的一種冠狀動脈分割方法，其特征在于，在所述步驟S6中，假設粗分割結果與體素塊分割結果組成相同大小的具有張圖像，第張圖像表示為，；其中，中有個像素點，表示第i個像素點，其中，，；

設定閾值，有；如果時，則這個像素點上的位置為正標簽1；若，則這個像素點上的位置為背景標簽0；

通過該計算準則計算張圖像中第i個像素點的正標簽的個數并結合閾值，得到最后的集成圖像，即得到最后的分割結果。

5.一種冠狀動脈分割系統，其特征在于，包括放縮模塊、粗分割模塊、先驗提取模塊、映射模塊、形態學處理模塊、體素塊分割模塊和投票集成模塊；其中：

所述放縮模塊用于對待分割冠狀動脈原圖進行放縮處理；

所述粗分割模塊使用3D U-net對放縮處理后的圖像進行粗分割，獲取低分辨率下的預測標簽并由映射模塊映射回原圖像空間，得到粗分割結果；

所述先驗提取模塊使用3D U-net對放縮處理后的圖像進行先驗區域提取，獲取冠狀動脈標簽并由映射模塊映射回原圖像空間；

所述形態學處理模塊用于對冠狀動脈標簽進行形態學處理，抽取出骨架點并以骨架點為中心獲取體素塊；

所述體素塊分割模塊用于使用3D U-net++對體素塊進行分割，得到體素塊分割結果；

所述投票集成模塊用于對粗分割結果與體素塊分割結果進行投票集成，獲取最后的分割結果；

其中，在所述形態學處理模塊中，先根據冠狀動脈標簽得到原圖像空間冠狀動脈的位置，再根據其血管表面的形狀采用半徑為R的球形結構進行膨脹；在冠狀動脈存在左和右冠狀動脈的基礎上，通過連通域分析提取其中最大的兩個連通域并對其抽取出骨架點并以骨架點為中心獲取體素塊。