一種血管提取方法
2023-09-19 12:57:30
一種血管提取方法
【專利摘要】本發明提供了一種血管提取方法，包括：讀入體數據，根據所述體數據進行血管段生長，在所述血管段生長結束後，沿所述血管段方向截取一段或一段以上的體數據進行血管提取。本發明通過對血管段生長結束後的體數據進行血管提取，可以提取到血管段生長結束後因細小而中斷丟失的小血管，或者因血管堵塞而丟失的動脈血管。
【專利說明】 一種血管提取方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種醫學斷層掃描圖像的處理方法，尤其涉及一種血管造影術中的血管提取方法。
【背景技術】
[0002]在血管造影術(Computed Tomography Ang1graphy,簡稱CTA)中，需要將血管與其他組織分割開，以便於對血管的進一步觀察和分析。現有CTA中血管提取的技術主要分為基於標準血管模型的方法和不基於標準血管模型的方法兩大類。
[0003]美國專利文獻1:Jean_Michel Rouet, Franck Laffargue and Maxim Fradkin,Image processing system for automatic segmentat1n of a 3-D tree-like tubularsurface of an object， using 3-D deformable mesh models.US Patent，2008，US2008/0094389A1提供的可變網格的模型方法，需要先提供一個標準血管模型，然後計算血管的中心線，然後根據此中心線，用單純網格擬合實際圖像中的血管結構，將血管分割出來。此方法由於網格計算非常複雜，導致分割速度很慢，雖然可以將大的血管準確分割出來，但對於細小血管，尤其是疾病狀態下的非正常血管，難以建立對應的模型，導致分割失敗。
[0004]文獻 2:Nicolas Passat, Christian Ronse, Joseph Baruth1, et al.,Reg1n-growing segmentat1n of brain vessels:An atlas-based automaticapproach.Journal of Magnetic Resonance Imaging, 2005, 21, PP:715-725 提供了另一種類似的配準的方法，將待處理的圖像與已經標記好血管的標準圖像配準，將標準圖像上血管的位置映射到待處理圖像上，以此為起始點進行血管分割。但是不同個體的三維圖像的配準仍然存在速度慢且配準無法完全匹配等缺點。
[0005]不基於標準血管模型的分割方法的一般步驟，需要先提供一個或多個起始點或同時提供起始點和終止點，然後採用不同方法由起始點開始尋找血管，如卡爾曼濾波的方法，參見文獻3:Charles Florin, James P.ffillianms,Nikolaos Parag1s, Systemand methodfor Kalman filtering in vascular segmentat1n.US Patent,2009, US7,602,970B2,在每個橫截面上分割血管得到血管截面，然後不斷移動截面並計算卡爾曼增益，最終將整個血管分割出來。還有的在給定起始點之後，先找到血管中心線，然後根據中心線把圖像看做一個圖，採用min-cuts算法將血管提取出來，如文獻4:Engin Dikici,Thomas P.0』 Donnell, Randolph M.Setser, et al., System and method for 3D vesselsegmentat1n with minimal cuts.US Patent,2012,8,126，232。
[0006]如圖1所示，現有技術的提取血管過程中，若遇到血管狹窄或中斷，提取過程會隨即終止，進而導致無法探測到因血管狹窄導致中斷的細小血管，或者因血管堵塞導致的動脈大血管。當中斷距離過大時，還容易將與血管類似的其他組織當成血管，造成血管分割出錯。
【發明內容】
[0007]本發明解決的問題是提供一種血管提取方法，用以提取因血管狹窄或中斷而丟失的細小血管部分。
[0008]為了解決上述問題，本發明提供了一種血管提取方法，包括:讀入體數據，根據所述體數據進行血管段生長，在所述血管段生長結束後，沿所述血管段方向截取一段或一段以上的體數據進行血管提取。
[0009]可選的，基於所述體數據進行血管提取包括計算所述體數據的對應曲線段的形狀指數，並基於所述形狀指數進行血管提取。
[0010]可選的，還包括:所述曲線段的形狀指數與所述曲線段的長寬比值正相關，所述長寬比為所述曲線段的長度與所述曲線段截面半徑的比值。
[0011]可選的，還包括判斷所述體數據對應的曲線段是否為所述血管段的丟失部分。
[0012]可選的，還包括以所述丟失部分對應的體數據中的一個點或一個以上的點為種子點進行血管提取。
[0013]可選的，所述判斷的過程包括:提供容忍範圍，判斷所述曲線段的方向與所述血管段的方向的差值及/或所述曲線段的形狀指數是否落入所述容忍範圍，若落入所述容忍範圍，則所述體數據對應的曲線段為所述血管段的丟失部分；若未落入所述容忍範圍，則所述體數據對應的曲線段不是所述血管段的丟失部分。
[0014]可選的，所述判斷的過程包括:提供容忍範圍，判斷所述曲線段的方向與所述血管段的方向的差值及/或所述曲線段的形狀指數與所述血管段的形狀指數的差值是否落入所述容忍範圍，若落入所述容忍範圍，則所述體數據對應的曲線段為所述血管段的丟失部分；若未落入所述容忍範圍，則所述體數據對應的曲線段不是所述血管段的丟失部分。
[0015]可選的，還包括:按照與所述血管段距離由近及遠的順序，對所述體數據進行排序，並按照所述排序，依次判斷所述體數據是否為所述血管段的丟失部分。
[0016]可選的，所述按照所述排序依次判斷所述體數據是否為所述血管段的丟失部分包括:若判斷到所述血管段的丟失部分的體數據，則停止排在所述丟失部分的體數據後序的體數據的判斷。
[0017]可選的，還包括:獲取所述曲線段長度和半徑包括:提供一個圓柱體，所述圓柱體為空間上包含所述曲線段的最小體積的圓柱體，所述圓柱體的長度為所述曲線段的長度；所述圓柱體的截面的半徑對應所述曲線段的半徑。
[0018]可選的，基於所述體數據進行血管提取包括計算所述體數據對應的曲線段的長度半徑比及曲線段的方向，並基於所述曲線段的長度半徑比及曲線段方向進行血管提取。
[0019]可選的，還包括:按照與所述血管段距離由近及遠排序按照所述排序，依次判斷所述體數據是否為所述血管段的丟失部分。
[0020]可選的，還包括:所述按照所述排序依次判斷所述體數據是否為所述血管段的丟失部分包括:若判斷到所述血管段的丟失部分的體數據，則停止排在所述丟失部分的體數據後序的體數據的判斷。
[0021]可選的，還包括:計算所述曲線段對應的二階矩矩陣，以獲得所述曲線段的形狀指數。
[0022]可選的，計算所述二階矩矩陣包括:設所述體數據對應的曲線段的點為Pi, i = 1，2，...，n，所述點對應的坐標對應為(Xi，yi； Zi)，所述二階矩矩陣為J = Ti T，其中，所述T的表達式如下:
【權利要求】
1.一種血管提取方法，包括:讀入體數據，根據所述體數據進行血管段生長，其特徵在於，在所述血管段生長結束，沿所述血管段方向截取一段或一段以上的體數據進行血管提取。
2.如權利要求1所述的血管提取方法，其特徵在於，基於所述體數據進行血管提取包括計算所述體數據的對應曲線段的形狀指數，並基於所述形狀指數進行血管提取。
3.如權利要求2所述的血管提取方法，其特徵在於，還包括:所述曲線段的形狀指數與所述曲線段的長寬比值正相關，所述長寬比為所述曲線段的長度與所述曲線段截面半徑的比值。
4.如權利要求1所述的血管提取方法，其特徵在於，還包括判斷所述體數據對應的曲線段是否為所述血管段的丟失部分。
5.如權利要求4所述的血管提取方法，其特徵在於，還包括以所述丟失部分對應的體數據中的一個點或一個以上的點為種子點進行血管提取。
6.如權利要求4所述的血管提取方法，其特徵在於，所述判斷的過程包括:提供容忍範圍，判斷所述曲線段的方向與所述血管段的方向的差值及/或所述曲線段的形狀指數是否落入所述容忍範圍，若落入 所述容忍範圍，則所述體數據對應的曲線段為所述血管段的丟失部分；若未落入所述容忍範圍，則所述體數據對應的曲線段不是所述血管段的丟失部分。
7.如權利要求6所述的血管提取方法，其特徵在於，所述判斷的過程包括:提供容忍範圍，判斷所述曲線段的方向與所述血管段的方向的差值及/或所述曲線段的形狀指數與所述血管段的形狀指數的差值是否落入所述容忍範圍，若落入所述容忍範圍，則所述體數據對應的曲線段為所述血管段的丟失部分；若未落入所述容忍範圍，則所述體數據對應的曲線段不是所述血管段的丟失部分。
8.如權利要求1所述的血管提取方法，其特徵在於，還包括:按照與所述血管段距離由近及遠的順序，對所述體數據進行排序，並按照所述排序，依次判斷所述體數據是否為所述血管段的丟失部分。
9.如權利要求8所述的血管提取方法，其特徵在於，所述按照所述排序依次判斷所述體數據是否為所述血管段的丟失部分包括:若判斷到所述血管段的丟失部分的體數據，則停止排在所述丟失部分的體數據後序的體數據的判斷。
10.如權利要求3所述的血管提取方法，其特徵在於，還包括:獲取所述曲線段長度和半徑包括:提供一個圓柱體，所述圓柱體為空間上包含所述曲線段的最小體積的圓柱體，所述圓柱體的長度為所述曲線段的長度；所述圓柱體的截面的半徑對應所述曲線段的半徑。
11.如權利要求2所述的血管提取方法，其特徵在於，還包括:獲取所述形狀指數包括:通過計算所述曲線段的二階矩矩陣，以獲得所述形狀指數。
12.如權利要求11所述的血管提取方法，其特徵在於，計算所述二階矩矩陣包括:設所述體數據對應的曲線段的點為Pi，1 = 1,2,..., η,所述點對應的坐標對應為(Xi, yi； Zi),所述二階矩矩陣為J = T' Τ，其中，所述T的表達式如下:
13.如權利要求11所述的血管提取方法，其特徵在於，獲取所述曲線段的形狀指數包括:計算所述二階矩矩陣的特徵值X1,入2和λ3，根據所述特徵值獲取所述曲線段的形狀指數。
14.如權利要求13所述的血管提取方法，其特徵在於，將所述特徵值從小到大排列分別為入P入2和λ 3，所述形狀指數與所述λ 3正相關，與所述入汴入2負相關。
15.如權利要求13所述的血管提取方法，其特徵在於，將所述特徵值從小到大排列分別為X1,入2和λ 3，所述形狀指數與λ3/(λ1+λ2)線性相關。
16.如權利要求13所述的血管提取方法，其特徵在於，將所述特徵值從小到大排列分別為A1,入2和λ3，所述曲線段的長度為
，所述曲線段的半徑為
對應的所述形狀指數為l/r，所述曲線段的方向為特徵值λ 3對應的特徵向量。
17.如權利要求1所述的血管提取方法，其特徵在於，還包括:計算所述體數據對應的曲線段的連通域體積。
18.如權利要求17所述的血管提取方法，其特徵在於，提供體積閾值，計算所述連通域體積大於所述體積閾值的連通域對應體數據的二階矩矩陣。
19.如權利要求1所述的血管提取方法，其特徵在於，還包括:對所述體數據進行線增強，形成體數據對應的曲線段。
20.如權利要求1所述的血管提取方法，其特徵在於，所述血管生長為基於區域增長的血管生長或基於水平集的血管生長。
【文檔編號】G06T7/00GK104182956SQ201310188720
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月21日 優先權日:2013年5月21日
【發明者】王曉東, 李程, 毛玉妃 申請人:上海聯影醫療科技有限公司