[發(fā)明專利]基于三維體素化結(jié)構(gòu)的血管重構(gòu)方法、評價方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-09-17
• 公開（公告）號: CN113763543A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳端端;張栩陽;李振鋒;梁世超;張薛歡
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T17/20
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 王悅

1.基于三維體素化結(jié)構(gòu)的血管重構(gòu)方法，其特征在于：其包括：

獲得血管的三維體素化結(jié)構(gòu)圖像或其經(jīng)過增強處理后的增強結(jié)構(gòu)圖像；

對所述三維體素化結(jié)構(gòu)圖像或所述增強結(jié)構(gòu)圖像中的血管形體進行重構(gòu)處理，得到重構(gòu)血管圖像；

其中，所述重構(gòu)處理滿足：

其所得重構(gòu)血管圖像中血管的形態(tài)學(xué)參數(shù)與血管的原始三維醫(yī)學(xué)圖像和/或所述血管的三維體素化結(jié)構(gòu)圖像中血管的形態(tài)學(xué)參數(shù)一致，且所述重構(gòu)血管圖像中血管的中心線為直線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血管重構(gòu)方法，其特征在于：所述重構(gòu)處理包括：

基于所述三維體素化結(jié)構(gòu)圖像或所述增強結(jié)構(gòu)圖像，獲得其中血管重構(gòu)后的目標(biāo)中心線；

根據(jù)所述目標(biāo)中心線，提取其上每個中心點對應(yīng)的血管重構(gòu)后的目標(biāo)軸截面；

根據(jù)所得全部目標(biāo)軸截面的堆疊，獲得所述重構(gòu)血管圖像。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的血管重構(gòu)方法，其特征在于：所述目標(biāo)中心線的獲得包括：

自所述三維體素化結(jié)構(gòu)圖像或所述增強結(jié)構(gòu)圖像中，提取其體素化的血管骨架線；

將所得骨架線上的每個體素坐標(biāo)點設(shè)定一個初始化平移向量；

根據(jù)第一調(diào)整損失函數(shù)，對所述初始化平移向量進行調(diào)整；

基于調(diào)整后的平移向量，移動其對應(yīng)的體素坐標(biāo)點，根據(jù)移動后的體素坐標(biāo)點，獲得目標(biāo)中心線；

其中，所述第一調(diào)整損失函數(shù)如下：

其中，l₁表示所述第一調(diào)整損失函數(shù)中的第一損失函數(shù)，l₂表示其第二損失函數(shù)，l₃表示其第三損失函數(shù)，β和ω分別表示所述第二損失函數(shù)及所述第三損失函數(shù)的權(quán)重系數(shù)，且：

其中，n表示體素坐標(biāo)點的數(shù)目，c_v表示每個體素坐標(biāo)點上對應(yīng)的體素值，i表示體素坐標(biāo)序號；

其中，d^j＝||c^j+1-c^j||表示任意相鄰兩個體素坐標(biāo)點之間的距離，c表示每個體素坐標(biāo)的向量，j表示體素坐標(biāo)序號，表示全部體素坐標(biāo)點之間的距離的平均值；

其中，δ表示平滑因子，k表示體素坐標(biāo)序號。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的血管重構(gòu)方法，其特征在于：所述目標(biāo)軸截面的獲得包括：

在得到所述目標(biāo)中心線后，通過所述中心線上的每個中心點提取一個穿過對應(yīng)中心點并與該中心線的切線方向垂直的基礎(chǔ)軸截面，在每個基礎(chǔ)軸截面內(nèi)隨機初始化x軸和y軸；

為每一個基礎(chǔ)軸截面初始化一個旋轉(zhuǎn)角度，并基于以下第二調(diào)整損失函數(shù)對旋轉(zhuǎn)角度進行調(diào)整：

其中，υ表示所述軸截面所在平面內(nèi)的x或y軸的方向向量，θ表示υ的旋轉(zhuǎn)角度，δ′表示平滑因子，m表示所述目標(biāo)中心線上的中心點序號；

在獲得最優(yōu)旋轉(zhuǎn)角度后，對基礎(chǔ)軸截面的x軸和y軸進行旋轉(zhuǎn)，即得到所述目標(biāo)軸截面。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的血管重構(gòu)方法，其特征在于：所述重構(gòu)血管圖像的獲得進一步包括：

在每一個所述目標(biāo)軸截面上，使用與原始醫(yī)學(xué)圖像的水平分辨率相同的分辨率，參考所述目標(biāo)軸截面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)后的x軸和y軸，在所述原始醫(yī)學(xué)圖像上進行三線性插值，得到每一個目標(biāo)軸截面內(nèi)每一個坐標(biāo)位置的CT值，根據(jù)所得CT值將對應(yīng)的插值結(jié)果進行堆疊成像，即得到所述重構(gòu)血管圖像。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的血管重構(gòu)方法，其特征在于：其中，所述三維體素化結(jié)構(gòu)圖像的獲得包括：

獲取血管三維醫(yī)學(xué)圖像；

通過訓(xùn)練好的具有體素分割功能的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對所得三維醫(yī)學(xué)圖像進行分割，獲得所述血管的三維體素化結(jié)構(gòu)圖像；

或，

所述增強結(jié)構(gòu)圖像的獲得包括：

對所述三維體素化結(jié)構(gòu)圖像進行形態(tài)學(xué)操作，得到所述增強結(jié)構(gòu)圖像。