[發明專利]OCT影像下冠狀動脈管腔輪廓的深度網絡分割方法

在審

• 申請號: 202110638265.4
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113362332A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 孫玉寶;陳思華;吳敏;喬馨霆;陳勛豪
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G06T7/10
• 分類號: G06T7/10;G06N3/04;G06N3/08;G06T7/181
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮;裴詠萍

本發明提供了一種OCT影像下冠狀動脈管腔輪廓的深度網絡分割方法，該分割方法采用雙支路深度卷積網絡結構，一條支路分割OCT影像對應的管腔區域掩膜，另一條支路預測管腔內壁輪廓，兩個任務之間進行聯合學習，耦合后的結果即為最終的分割輪廓。本發明采用雙支路深度卷積網絡，利用兩個任務之間的相關性進行聯合學習，并融合兩個支路的結果獲得最終的分割輪廓，能夠對管腔內壁形狀變化保持魯棒，進而準確定位血管內壁輪廓，實現OCT影像下冠狀動脈管腔輪廓的準確分割。

技術領域

本發明屬于數據信息處理技術領域，具體涉及一種針對OCT影像下冠狀動脈管腔輪廓的自動分割方法。

背景技術

隨著我國老齡化進程的加劇，心血管疾病的發病率愈加攀升。現行的診療手段只能通過造影觀察病變部位輪廓不足以滿足精準定位病灶的需求。光學相干斷層成像技術(Optical Coherence Tomography，OCT)，是近年來繼X-CT和MRI技術后的又一大技術突破。OCT成像的原理與超聲波類似，是運用反射的近紅外線作為成像媒介形成影像。光學相干斷層成像被廣泛應用于冠狀動脈管腔內部的高分辨率斷層成像，獲取高分辨率的血管內壁圖像，通過觀察圖片可揭示內膜撕裂、斑塊脫垂等病灶，通過時序采樣揭示血栓成因，。便于醫生進行精確采樣，在冠狀動脈的介入治療中具有重要作用。。

然而面對日益繁多的患者，緊靠醫生人工診療，已不能滿足快速診療需求。且隨著工作量的加劇，人難免會產生疲勞。因疲勞而產生的誤診反而不利于患者的治療。現代醫學中，對于病灶的推理往往都是基于醫生對于病患的表觀癥狀，生理檢驗等一系列數據而做出的。構建OCT影像中冠狀動脈內壁進行自動分割方法，可為冠脈管腔狹窄、支架脫落等病癥判別提供定量標準，由此輔助醫生診療，這能極大化加快醫生診療的效率，同時也減少了因疲勞而產生的誤診率。

分水嶺、Level-set等是常用的圖像分割算法，但直接將該些方法應用于OCT圖像分割問題并不能獲得好的分割結果，由于成像探針、血管分叉以及血管形變的影響，此類方法并不能夠分割出完整的血管內壁輪廓，存在分割后輪廓不閉合、定位精度低等問題，無法滿足臨床的高精度分割要求。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺陷，提供一種OCT影像下冠狀動脈管腔輪廓的深度網絡分割算法，實現OCT圖像切片中輪廓區域的準確分割，為醫生制定方案提供精確診斷依據。

為了達到上述目的，本發明提供了一種OCT影像下冠狀動脈管腔輪廓的深度網絡分割方法，該分割方法采用雙支路深度卷積網絡結構，一條支路分割OCT影像對應的管腔區域掩膜，另一條支路預測管腔內壁輪廓，兩個任務之間進行聯合學習，耦合后的結果即為最終的分割輪廓。

更為具體的，本發明深度網絡分割方法具體步驟如下：

S101、采集冠狀動脈OCT影像切片掃描序列，構建OCT影像下冠狀動脈數據集；再通過標注軟件對每張OCT圖像切片的輪廓區域與管腔內壁輪廓進行標注，并生成對應的二值化掩碼圖；

S102、對S101中冠狀動脈OCT影像切片與對應的二值化掩碼圖分別進行預處理操作，再分別將預處理后的OCT圖像切片和對應的二值化掩碼圖按照6:2:2的比例劃分為訓練集、驗證集和測試集；

S103、設計雙支路深度卷積網絡分割模型，并設計用于分割的損失函數；

S104、選擇合適的優化學習方法，設置相關的超參數，利用訓練集和驗證集對S103中所述雙支路深度卷積網絡分割模型進行訓練；

S105、訓練完成后，從測試集中任選一張冠狀動脈OCT影像切片，輸入雙支路深度卷積網絡分割模型，加載訓練好的模型權重進行分割，生成管腔/背景的概率圖譜，分割出冠狀動脈OCT影像切片的血管內壁，并生成分割后的二值化掩碼圖。