一種構建三維血管模型方法及設備的製作方法
2023-05-07 08:38:36
專利名稱：一種構建三維血管模型方法及設備的製作方法
技術領域：
本申請涉及醫學技術領域，具體涉及一種構建三維血管模型方法及設備。
背景技術：
現有三維血管模型的重構方法主要有基於X射線冠狀動脈造影(CoronaryAngiography, CAG)技術,它通過特製導管向人體血管內推入造影劑,從不同角度進行多次的圖像攝取，獲取目標血管的長軸方向的二維投影圖像，進而獲取目標血管的空間幾何信息，根據靜止或動態觀察造影劑的充盈和消失情況來判斷血管解剖學形態異常位置，但是CAG技術只能反映血管腔被造影劑填充後的投影輪廓，因而不僅存在盲區，而且無法獲得目標血管的血管壁的結構以及斑塊的位置和組織學特徵，在實際的醫學應用領域中受到極大局限性。
另一種三維血管模型的重構方法是基於CAG技術與血管內超聲技術(Intravascular Ultrasound, IVUS)的三維重構方法，即在實現CAG技術同時,在X射線透視圖像的指導下，將帶有超聲探頭的導引鋼絲穿越病變部位，到達血管遠端，將超聲探頭與超聲成像儀連接去除偽影后，經馬達控制勻速回撤導管的同時記錄圖像，獲取血管壁的橫斷面，再把一系列的超聲圖像按照採集順序疊加起來形成一個三維直管血管。由於IVUS本身不能夠提供每幀圖像的空間幾何信息，因此這種方法沒有考慮到在圖像獲取中血管的彎曲和扭曲，其結果是不準確的，也不利於在實際的醫學領域中使用推廣。現有三維血管模型的重構方法克服了上述顯示血管形態的局限性，提出了將IVUS圖像獲取的血管截面信息和由基於X射線造影圖像的三維造影圖像的三維重構獲得的超聲導管空間幾何信息有機的結合起來，準確的重現血管的解剖結構和反映血管的真是曲折和彎曲，得到病變的準確位置和形態。隨著現代化科技的高速發展，目前缺乏適量運動等不良生活方式，或者以靜坐或者腦力勞動為主要工作方式、高脂飲食或者的人口數量大幅增力口，致使攜帶血管病變的人口數量也進一步大幅增加，也使得攜帶心血管病變的人群發病年齡進一步提前，因而血管病變作為一種全身性疾病已引起廣泛關注，能否早期發現以及早期幹預將對人群健康水平產生重大的影響，但是目前的現有技術也只能做到血管內外部形態的三維重構，獲知的信息非常單一，信息種類少，信息綜合程度低，信息精確度又不高，只能為醫生提供一個基本的血管病變空間位置和內外部形態的參數信息，尤其是不能對血管本身的物理特性，如斑塊硬化程度，斑塊的分布和類型以及血管壁的物理特性等進行分析，進而並不能為心血管病變的診斷和治療提供全面的參數，並且現有的血管壁仿真方法過於複雜不易於操作，進而不能使醫護人員對虛擬血管模型做進一步的分析或者仿真，使得對三維血管模型的操作、分析和仿真受限，進而使得三維血管模型的應用性能降低，不適用於臨床應用，進而不能早期發現心血管病變類型，以早期幹預將對心血管病變人群健康水平產生重大的影響
發明內容
為解決上述現有技術存在的問題，第一方面，本發明實施例提供了一種種構建三維血管模型方法，包括:獲取目標血管的二維骨架圖像和第一血管內超聲圖像；從所述第一血管內超聲圖像中獲得所述目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像；分析所述每一個管腔內斑塊的圖像，以獲得該管腔內斑塊的組成成分信息，所述組成成分信息包括該該管腔內斑塊的每一項組成成分的類型信息以及每一項組成成分佔該管腔內斑塊的質量百分比；生成包含所述第一血管內超聲圖像和每一個管腔內斑塊的組成成分信息的第二血管內超聲圖像；將所述二維骨架圖像和所述第二血管內超聲圖像進行融合，得到所述目標血管的
三維血管模型。·結合第一方面，在第一種可能的實現方式中，所述從所述第一血管內超聲圖像中獲得所述目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像，包括:通過圖像模式識別技術，從所述第一血管內超聲圖像中獲得所述目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像。結合第一方面，在第二種可能的實現方式中，所述方法還包括:接收用戶從所述三維血管模型中選取的斑塊區域；獲取所述斑塊區域的每一項組成成分的類型信息以及每一項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比；確定每一項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比是否大於預設值；若確定該項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比大於預設值；則用與該項組成成分對應的第一標識標記所述斑塊區域。結合第一方面或者基於第一方面的第一種可能的實現方式或者基於第一方面的第二種可能的實現方式，在第三種可能的實現方式中，所述方法還包括:接收用戶從所述三維血管模型中選取的血管區域；接收所述用戶獲取所述血管區域的血管壁彈性參數的請求，所述請求包括外力值，用於獲取血管區域的血管壁在施加所述外力值對應的外力的條件下的應變特徵值，所述血管區域的血管壁彈性參數包括所述血管區域的血管壁在施加所述外力值對應的外力的條件下的應變特徵值；獲取所述血管區域的血管壁在施加所述外力值對應的外力的條件下的應變特徵值；用與該應變特徵值對應的第二標識標記所述血管區域。結合第一方面的第二種可能的實現方式，在第四種可能的實現方式中，所述方法還包括:接收用戶從所述三維血管模型中選取的目標血管上的目標斑塊區域；接收用於調控所述目標血管的血壓的操作指令，所述操作指令包括第一血壓和步長;N次調控所述目標血管的血壓，其中，第一次調控所述目標血管的血壓為所述第一血壓，相鄰兩次調控所述目標血管的血壓的差為所述步長；若判斷在第一次至第N-1次調控所述目標血管的血壓時，所述目標斑塊區域沒有脫落，則判斷第N次調控所述目標血管的血壓時，所述目標斑塊區域是否脫落；若第N次調控所述目標血管的血壓時，所述目標斑塊區域脫落，則用與所述第N次調控所述目標血管的血壓對應的第三標識標記所述目標斑塊區域。第二方面，本發明提供了一種構建三維血管模型的設備，包括:獲取單元，用於獲取目標血管的二維骨架圖像和第一血管內超聲圖像； 所述獲取單元，還用於從所述第一血管內超聲圖像中獲得所述目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像；處理單元，用於分析所述每一個管腔內斑塊的圖像，以獲得該管腔內斑塊的組成成分信息，所述組成成分信息包括該該管腔內斑塊的每一項組成成分的類型信息以及每一項組成成分佔該管腔內斑塊的質量百分比；建立單元，用於生成包含所述第一血管內超聲圖像和每一個管腔內斑塊的組成成分信息的第二血管內超聲圖像；合成單元，用於將所述二維骨架圖像和所述第二血管內超聲圖像進行融合，得到所述目標血管的三維 血管模型。結合第二方面，在第一種可能的實現方式中，所述獲取單元還用於，通過圖像模式識別技術，從所述第一血管內超聲圖像中獲得所述目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像。結合第二方面，在第二種可能的實現方式中，構建三維血管模型的設備還包括:接收單元，用於接收用戶從所述三維血管模型中選取的斑塊區域；所述獲取單元，還用於獲取所述斑塊區域的每一項組成成分的類型信息以及每一項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比；判斷單元，用於確定每一項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比是否大於預設值；標記單元，用於根據所述判斷單元確定該項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比大於預設值的結果，用與該項組成成分對應的第一標識標記所述斑塊區域。結合第二方面或者基於第二方面的第一種可能的實現方式或者基於第二方面的第二種可能的實現方式，在第三種可能的實現方式中，構建三維血管模型的設備還包括:接收單元，用於接收用戶從所述三維血管模型中選取的血管區域；所述接收單元，還用於接收所述用戶獲取所述血管區域的血管壁彈性參數的請求，所述請求包括外力值，用於獲取血管區域的血管壁在施加所述外力值對應的外力的條件下的應變特徵值，所述血管區域的血管壁彈性參數包括所述血管區域的血管壁在施加所述外力值對應的外力的條件下的應變特徵值；所述獲取單元，還用於獲取所述血管區域的血管壁在施加所述外力值對應的外力的條件下的應變特徵值；所述標記單元，還用於依據該應變特徵值對應的第二標識標記所述血管區域。結合第二方面的第二種可能的實現方式，在第四種可能的實現方式中，所述接收單元，還用於接收用戶從所述三維血管模型中選取的目標血管上的目標斑塊區域；
所述接收單元，還用於接收用於調控所述目標血管的血壓的操作指令，所述操作指令包括第一血壓和步長；控制單元，用於N次調控所述目標血管的血壓，其中，第一次調控所述目標血管的血壓為所述第一血壓，相鄰兩次調控所述目標血管的血壓的差為所述步長；所述判斷單元，用於確認在第一次至第N-1次調控所述目標血管的血壓時，所述目標斑塊區域沒有脫落的情況下，第N次調控所述目標血管的血壓時，所述目標斑塊區域是否脫落；所述標記單元，還用於根據所述判斷單元第N次調控所述目標血管的血壓時，所述目標斑塊區域脫落，則用與所述第N次調控所述目標血管的血壓對應的第三標識標記所述目標斑塊區域。 本實施例通過從第一血管內超聲圖像中獲得目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像，分析每一個管腔內斑塊的圖像，以獲得該管腔內斑塊的組成成分信息，組成成分信息包括該該管腔內斑塊的每一項組成成分的類型信息以及每一項組成成分佔該管腔內斑塊的質量百分比，從而生成包含第一血管內超聲圖像和每一個管腔內斑塊的組成成分信息的第二血管內超聲圖像，將二維骨架圖像和第二血管內超聲圖像進行融合，實現的三維血管模型攜帶斑塊的組成成分信息，用戶可以從三維血管模型中直接獲取斑塊的組成成分信息，根據直接獲知的斑塊組成成分信息，直接獲知斑塊硬化程度、斑塊類型。則進一步方便用戶用相同的顏色或者相同的標識標記同一類型的斑塊，獲得斑塊地圖，便於用戶直觀獲知斑塊的類型，提高了輔助分析血管特性及各參數的效率。通過本發明實施例還可以對血管壁彈性和斑塊進行仿真，自動分析斑塊的組成成分並預測斑塊的易損性，可操作性強，適合在臨床上輔助醫生獲取血管相關參數，具有臨床應用性。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發明實施例提供的一種構建三維血管模型方法的流程圖；圖2是本發明實施例提供的另一種構建三維血管模型方法的流程圖；圖3是本發明實施例提供的一種構建三維血管模型的設備的結構圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。請參見圖1，圖1是本發明實施例提供的一種構建三維血管模型方法的流程圖。本實施例提供的構建三維血管模型方法包括:101、獲取目標血管的二維骨架圖像和第一血管內超聲圖像。
作為一種可選的實施方式，獲取目標血管的第一血管內超聲圖像具體實現方法可參見如下描述:將機械式超聲導管探頭置於感興趣血管段的遠端，在勻速等距地回撤導引鋼絲過程中，並利用血管內超聲成像儀以ECG門控的方式在相同的心臟相位處採集等距的IVUS圖像序列。上述構建三維血管模型方法，為了消除心臟的周期性運動和呼吸的影響，獲得對應於同一時刻的圖像序列，應採用ECG (心電)門控的方法，在相同的心臟相位處採集IVUS圖像。其中，作為一種可選的實施方式，執行步驟101之前，即獲取目標血管的二維骨架圖像和第一血管內超聲圖像之前，構建三維血管模型方法還包括如下步驟:A、獲取兩幅不同角度的目標血管的冠狀動脈造影圖像。作為一種可選的實施方式，獲取兩幅不同角度的目標血管的冠狀動脈造影圖像具體可通過如下方式實現:將機械式超聲導管探頭置於感興趣血管段的遠端，在勻速等距地回撤導引鋼絲過程中，利用C型臂單面X射線血管造影機在導管回撤路徑的起點拍攝記錄相同心臟狀態的兩個近似垂直角度的CAG圖像。本實施例中以兩個近似垂直 角度的CAG圖像為例進行描述，在其他實施例中，還可以是其他兩幅不同角度的目標血管的冠狀動脈造影圖像，具體關於目標血管的兩幅冠狀動脈造影圖像的角度選取不受本實施例的限制。B、對兩幅不同角度的目標血管的冠狀動脈造影圖像進行骨架提取處理，以獲得目標血管的二維骨架圖像。作為一種可選的實施方式，對兩幅不同角度的目標血管的冠狀動脈造影圖像進行骨架提取處理，以獲得目標血管的二維骨架圖像，包括如下步驟:對冠脈造影圖像進行預處理，預處理主要包括畸變校正、圖像平滑和對比度增強等;對兩幅經過預處理的平面造影圖像進行細化、二值化處理；自動識別特徵點(分支點、交叉點和端點)，匹配分支點和端點，利用特徵點獲得多個血管段，合併交叉點處的血管段，利用分支點數據優化幾何變換矩陣，對每個血管段進行匹配、插值處理，計算冠狀動脈樹骨架的三維坐標，並實現三維顯示。102、從第一血管內超聲圖像中獲得目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像。作為一種可選的實施方式，步驟102的實現具體可通過如下方式實現，即從第一血管內超聲圖像中獲得目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像，包括:通過圖像模式識別技術，從第一血管內超聲圖像中獲得目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像。作為一種可選的實施方式，通過圖像模式識別技術具體可採用snake算法分割斑塊圖像，實現經典形態特徵的計算機自動提取，並提取紋理等特徵。103、分析每一個管腔內斑塊的圖像，以獲得該管腔內斑塊的組成成分信息，組成成分信息包括該該管腔內斑塊的每一項組成成分的類型信息以及每一項組成成分佔該管腔內斑塊的質量百分比。104、生成包含第一血管內超聲圖像和每一個管腔內斑塊的組成成分信息的第二血管內超聲圖像。105、將二維骨架圖像和第二血管內超聲圖像進行融合，得到目標血管的三維血管模型。本實施例提供的三維血管模型攜帶斑塊的組成成分信息，用戶可以從三維血管模型中直接獲取斑塊的組成成分信息，根據直接獲知的斑塊組成成分信息，直接獲知斑塊硬化程度、斑塊類型。根據本發明實施例提供的方法所能獲知的信息豐富，信息種類多，信息綜合程度高，信息精確度高，不僅能為醫生提供一個基本的血管病變空間位置和內外部形態的參數信息，尤其是對血管本身的物理特性，如斑塊硬化程度，斑塊的分布和類型以及血管壁的物理特性等進行分析。作為一種可選的實施方式，將二維骨架圖像和第二血管內超聲圖像進行融合，得到目標血管的三維血管模型，包括如下步驟:(I)獲取第二血管內超聲圖像的若干個圖像序列。(2)對若干個圖像序列進行邊緣提取，獲得若干個經過邊緣提取的圖像序列。可選的，具體可採用snake模型與動態規劃相結合的方法完成各個圖像序列中目標血管的血管壁內外膜輪廓的提取，以獲得若干個經過內外膜輪廓的提取的圖像序列。首先，在第一個圖像序列中手動選擇血管壁內膜和外膜輪廓上的幾個點，以連接這些點所形成的多邊形作為snake初始位置。然後通過snake變形獲得血管壁內外膜的輪廓，分割出血管壁和可能存在的斑塊。對於後續幀，則將前一幀的提取結果作為snake的初始位置，完成對第二血管內超聲圖像的若干個圖像序列中連續多幀圖像的分割。(3)將若干個經過邊緣提取的圖像序列在二維骨架圖像上進行定位和定向。作為一種可選的實施方式，將若干個經過邊緣提取的圖像序列在二維骨架圖像上進行定位和定向，包括如下步驟:根據相鄰的經過邊緣提取的圖像序列間的切面間距，沿二維骨架圖像的軸向順序排列若干個經過邊緣提取的圖像序列，以將若干個經過邊緣提取的圖像序列在二維骨架圖像上進行定位；根據與第二血管內超聲圖像對應的空間曲線函數，確定若干個經過邊緣提取的圖像序列中每兩個相鄰的經過邊緣提取的圖像序列的相對角度，以將若干個經過邊緣提取的圖像序列在二維骨架圖像上進行定向。(4)對若干個經過邊緣提取的圖像序列進行表面擬合，以獲得目標血管的三維血管模型。作為一種可選的實施方式，繼步驟105之後，該構建三維血管模型方法還包括如下步驟:接收用戶從三維血管模型中選取的斑塊區域；獲取斑塊區域的每一項組成成分的類型信息以及每一項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比；
確定每一項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比是否大於預設值；若確定該項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比大於預設值；則用與該項組成成分對應的第一標識標記斑塊區域。本實施例方便用戶用相同的顏色或者相同的標識標記同一類型的斑塊，獲得斑塊地圖，便於用戶直觀獲知斑塊的類型，提高了輔助分析血管特性及各參數的效率。作為一種可選實施方式，該方法還包括如下步驟:接收用戶從三維血管模型中選取的目標血管上的目標斑塊區域；接收用於調控目標血管的血壓的操作指令，操作指令包括第一血壓和步長；N次調控目標血管的血壓，其中，第一次調控目標血管的血壓為第一血壓，相鄰兩次調控目標血管的血壓的差為步長；若判斷在第一次至第N-1次調控目標血管的血壓時，目標斑塊區域沒有脫落，則判斷第N次調控目標血管的血壓時，目標斑塊區域是否脫落；若第N次調控目標血管的血壓時，目標斑塊區域脫落，則用與第N次調控目標血管的血壓對應的第三標識標記目標斑塊區域。通過本發明實施例還可以對血管壁彈性和斑塊進行仿真，自動分析斑塊的組成成分並預測斑塊的易損性，可操作性強，適合在臨床上輔助醫生獲取血管相關參數，具有臨床應用性。請參見圖2，圖2是本發明實施例提供的另一種構建三維血管模型方法的流程圖。如圖2所示，本實施例提供的構建三維血管模型方法包括如下步驟:201、獲取目標血管的二維骨架圖像和第一血管內超聲圖像。其中，作為一 種可選的實施方式，執行步驟101之前，即獲取目標血管的二維骨架圖像和第一血管內超聲圖像之前，構建三維血管模型方法還包括如下步驟:A、獲取兩幅不同角度的目標血管的冠狀動脈造影圖像。作為一種可選的實施方式，獲取兩幅不同角度的目標血管的冠狀動脈造影圖像具體可通過如下方式實現:將機械式超聲導管探頭置於感興趣血管段的遠端，在勻速等距地回撤導引鋼絲過程中，利用C型臂單面X射線血管造影機在導管回撤路徑的起點拍攝記錄相同心臟狀態的兩個近似垂直角度的CAG圖像。本實施例中以兩個近似垂直角度的CAG圖像為例進行描述，在其他實施例中，還可以是其他兩幅不同角度的目標血管的冠狀動脈造影圖像，具體關於目標血管的兩幅冠狀動脈造影圖像的角度選取不受本實施例的限制。B、對兩幅不同角度的目標血管的冠狀動脈造影圖像進行骨架提取處理，以獲得目標血管的二維骨架圖像。作為一種可選的實施方式，對兩幅不同角度的目標血管的冠狀動脈造影圖像進行骨架提取處理，以獲得目標血管的二維骨架圖像，包括如下步驟:對冠脈造影圖像進行預處理，預處理主要包括畸變校正、圖像平滑和對比度增強等;對兩幅經過預處理的平面造影圖像進行細化、二值化處理；自動識別特徵點(分支點、交叉點和端點)，匹配分支點、交叉點和端點，利用特徵點獲得多個血管段，合併交叉點處的血管段，利用分支點數據優化幾何變換矩陣，對每個血管段進行匹配、插值處理，計算冠狀動脈樹骨架的三維坐標，並實現三維顯示。202、從第一血管內超聲圖像中獲得目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像。作為一種可選的實施方式，步驟102的實現具體可通過如下方式實現，即從第一血管內超聲圖像中獲得目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像，包括:
通過圖像模式識別技術，從第一血管內超聲圖像中獲得目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像。203、分析每一個管腔內斑塊的圖像，以獲得該管腔內斑塊的組成成分信息，組成成分信息包括該該管腔內斑塊的每一項組成成分的類型信息以及每一項組成成分佔該管腔內斑塊的質量百分比；204、生成包含第一血管內超聲圖像和每一個管腔內斑塊的組成成分信息的第二血管內超聲圖像；205、將二維骨架圖像和第二血管內超聲圖像進行融合，得到目標血管的三維血管模型。作為一種可選的實施方式，將二維骨架圖像和第二血管內超聲圖像進行融合，得到目標血管的三維血管模型，包括如下步驟:(I)獲取第二血管內超聲圖像的若干個圖像序列。(2)對若干個圖像序列進行邊緣提取，獲得若干個經過邊緣提取的圖像序列。可選的，具體可採用snake模型與動態規劃相結合的方法完成各個圖像序列中目標血管的血管壁內外膜輪廓的提取，以獲得若干個經過內外膜輪廓的提取的圖像序列。首先，在第一個圖像序列中手動選擇血管壁內膜和外膜輪廓上的幾個點，以連接這些點所形成的多邊形作為snake初始位置。然後通過snake變形獲得血管壁內外膜的輪廓，分割出血管壁和可能存在的斑塊。對於後續幀，則將前一幀的提取結果作為snake的初始位置，完成對第二血管內超聲圖像的若干個圖像序列中連續多幀圖像的分割。(3)將若干個經過邊緣提取的圖像序列在二維骨架圖像上進行定位和定向。
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作為一種可選的實施方式，將若干個經過邊緣提取的圖像序列在二維骨架圖像上進行定位和定向，包括如下步驟:根據相鄰的經過邊緣提取的圖像序列間的切面間距，沿二維骨架圖像的軸向順序排列若干個經過邊緣提取的圖像序列，以將若干個經過邊緣提取的圖像序列在二維骨架圖像上進行定位；根據與第二血管內超聲圖像對應的空間曲線函數，確定若干個經過邊緣提取的圖像序列中每兩個相鄰的經過邊緣提取的圖像序列的相對角度，以將若干個經過邊緣提取的圖像序列在二維骨架圖像上進行定向。(4)對若干個經過邊緣提取的圖像序列進行表面擬合，以獲得目標血管的三維血管模型。206、接收用戶從三維血管模型中選取的血管區域；207、接收用戶獲取血管區域的血管壁彈性參數的請求，請求包括外力值，用於獲取血管區域的血管壁在施加外力值對應的外力的條件下的應變特徵值，血管區域的血管壁彈性參數包括血管區域的血管壁在施加外力值對應的外力的條件下的應變特徵值；208、獲取血管區域的血管壁在施加外力值對應的外力的條件下的應變特徵值；209、用與該應變特徵值對應的第二標識標記血管區域。本發明實施例提供的方法所能獲知的信息豐富，信息種類多，信息綜合程度高，信息精確度高，不僅能為醫生提供一個基本的血管病變空間位置和內外部形態的參數信息，尤其是對血管本身的物理特性，如斑塊硬化程度，斑塊的分布和類型以及血管壁的物理特性等進行分析。且本發明實施例可以輔助醫生更加直觀，靈活的分析血管斑塊和血管管壁彈性，適用於輔助臨床診治，通過系統得到的血管斑塊、管壁信息和參數可以幫助醫生客觀的獲得輔助分析血管特性的參數。作為一種可選的實施方式，繼步驟205之後，該構建三維血管模型方法還包括如下步驟:接收用戶從三維血管模型中選取的斑塊區域；獲取斑塊區域的每一項組成成分的類型信息以及每一項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比；確定每一項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比是否大於預設值；若確定該項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比大於預設值；則用與該項組成成分對應的第一標識標記斑塊區域。本發明實施例相對現有技術方案不僅可以更準確的完成血管的三維重構，還可以將將管腔內的斑塊及管壁的物理特徵信息都融入到了重構出的三維血管中，重構出的虛擬血管更加直觀的顯示出血管的外部形態，走向和管腔內斑塊的分布。且方便用戶用相同的顏色或者相同的標識標記同一類型的斑塊，獲得斑塊地圖，便於用戶直觀獲知斑塊的類型，提高了輔助分析血管特性及各參數的效率。綜上表述，通過本實施例提供的構建三維血管模型的方法可以方便快捷的得到血管的相關信息，可以得到更多的可靠參數輔助醫生獲得血管相關參數以及血管仿真參數。作為一種可選的實施方式，該方法還包括如下步驟:接收用戶從三維血管模型中選取的目標血管上的目標斑塊區域；接收用於調控目標血管的血壓的操作指令，操作指令包括第一血壓和步長；N次調控目標血管的血壓，其中，第一次調控目標血管的血壓為第一血壓，相鄰兩次調控目標血管的血壓的差為步長；若判斷在第一次至第N-1次調控目標血管的血壓時，目標斑塊區域沒有脫落，則判斷第N次調控目標血管的血壓時，目標斑塊區域是否脫落；若第N次調控目標血管的血壓時，目標斑塊區域脫落，則用與第N次調控目標血管的血壓對應的第三標識標記目標斑塊區域。本實施例通過測試目標血管在各種血管壓強的情況下的斑塊脫落情況，可以直觀的獲得目標斑塊的特性，辨別出該目標斑塊的易損程度，以輔助醫生更好的判斷目標斑塊的健康程度，且通過標記標識目標血管的目標斑塊區域脫落條件，直觀的顯示了目標斑塊的特性，方便用戶直接獲得目標斑塊區域的屬性信息。綜上描述，本發明實施例通過提供的三維血管模型攜帶斑塊的組成成分信息，用戶可以從三維血管模型中直接獲取斑塊的組成成分信息,根據直接獲知的斑塊組成成分信息，直接獲知斑塊硬化程度、斑塊類型。則進一步方便用戶用相同的顏色或者相同的標識標記同一類型的斑塊 ，獲得斑塊地圖，便於用戶直觀獲知斑塊的類型，提高了輔助分析血管特性及各參數的效率。通過本發明實施例還可以對血管壁彈性和斑塊進行仿真，自動分析斑塊的組成成分並預測斑塊的易損性，可操作性強，適合在臨床上輔助醫生獲取血管相關參數，具有臨床應用性。進一步描述，本實施例還可通過接收用戶從三維血管模型中選取的血管區域，接收用戶獲取血管區域的血管壁彈性參數的請求，請求包括外力值，以獲取血管區域的血管壁在施加外力值的條件下的應變特徵值，進而用與該應變特徵值對應的第二標識標記血管區域。經過上述對血管模型的血管壁的彈性測試仿真，通過第二標識標記血管壁的彈性大小，可以直觀的獲知血管壁的彈性程度，擴大了三維血管模型的應用平臺，提升了三維血管模型的仿真性能和輔助分析血管特性的效率。下面為本發明設備實施例，本發明設備實施例用於執行本發明方法實施例實現的方法，為了便於說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分，具體技術細節未揭示的，請參照本發明方法實施例。請參見圖3，圖3是本發明實施例提供的一種構建三維血管模型的設備的結構圖，如圖3所示，本實施例提供的構建三維血管模型設備是與上述構建三維血管模型的方法相對應的，為實施上述構建三維血管模型的方法的執行主體，具體本實施例提供的構建三維血管模型設備包括:獲取單元31、處理單元32、建立單元33和合成單元34。其中，獲取單元31，用於獲取目標血管的二維骨架圖像和第一血管內超聲圖像。獲取單元31，還用於從第一血管內超聲圖像中獲得目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像。處理單元32，用於分析每一個管腔內斑塊的圖像，以獲得該管腔內斑塊的組成成分信息，組成成分信息包括該該管腔內斑塊的每一項組成成分的類型信息以及每一項組成成分佔該管腔內斑塊的質量百分比。建立單元33，用於生成包含第一血管內超聲圖像和每一個管腔內斑塊的組成成分信息的第二血管內超聲圖像。合成單元34，用於將二維骨架圖像和第二血管內超聲圖像進行融合，得到目標血管的三維血管模型。·本發明實施例通過獲取單元31獲取目標血管的二維骨架圖像和第一血管內超聲圖像，再從第一血管內超聲圖像中獲得目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像，以通過處理單元32分析每一個管腔內斑塊的圖像，以獲得該管腔內斑塊的組成成分信息，組成成分信息包括該該管腔內斑塊的每一項組成成分的類型信息以及每一項組成成分佔該管腔內斑塊的質量百分比，由建立單元33生成包含第一血管內超聲圖像和每一個管腔內斑塊的組成成分信息的第二血管內超聲圖像，進而通過合成單元34將二維骨架圖像和第二血管內超聲圖像進行融合，得到目標血管的三維血管模型。通過本實施例提供的構建三維血管模型設備所獲得的三維血管模型攜帶斑塊的組成成分信息，用戶可以從三維血管模型中直接獲取斑塊的組成成分信息，根據直接獲知的斑塊組成成分信息，直接獲知斑塊硬化程度、斑塊類型。根據本發明實施例提供的方法所能獲知的信息豐富，信息種類多，信息綜合程度高，信息精確度高，不僅能為醫生提供一個基本的血管病變空間位置和內外部形態的參數信息，尤其是對血管本身的物理特性，如斑塊硬化程度，斑塊的分布和類型以及血管壁的物理特性等進行分析。作為一種可選的實施方式，獲取單元還用於，通過圖像模式識別技術，從第一血管內超聲圖像中獲得目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像。作為一種可選的實施方式，該構建三維血管模型的設備還包括:接收單元、判斷單元和標記單元。其中，接收單元，用於接收用戶從三維血管模型中選取的斑塊區域；獲取單元，還用於獲取斑塊區域的每一項組成成分的類型信息以及每一項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比；判斷單元，用於確定每一項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比是否大於預設值；標記單元，用於根據判斷單元確定該項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比大於預設值的結果，用與該項組成成分對應的第一標識標記斑塊區域。本實施例通過接收單元接收用戶從三維血管模型中選取的斑塊區域，以通過獲取單元獲取斑塊區域的每一項組成成分的類型信息以及每一項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比，進而通過判斷單元確定每一項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比是否大於預設值，由標記單元根據判斷單元確定該項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比大於預設值的結果，用與該項組成成分對應的第一標識標記斑塊區域。進而方便用戶用相同的顏色或者相同的標識標記同一類型的斑塊，獲得斑塊地圖，便於用戶直觀獲知斑塊的類型，提高了輔助分析血管特性及各參數的效率。作為一種可選的實施方式，接收單元，還用於接收用戶從三維血管模型中選取的血管區域；接收單元，還用於接收用戶獲取血管區域的血管壁彈性參數的請求，請求包括外力值，用於獲取血管區域的血管壁在施加外力值對應的外力的條件下的應變特徵值，血管區域的血管壁彈性參數包括血管區域的血管壁在施加外力值對應的外力的條件下的應變特徵值；
獲取單元，還用於獲取血管區域的血管壁在施加外力值對應的外力的條件下的應變特徵值；標記單元，還用於依據該應變特徵值對應的第二標識標記血管區域。本實施例通過接收單元接收用戶從三維血管模型中選取的血管區域，再接收用戶獲取血管區域的血管壁彈性參數的請求，請求包括外力值，用於獲取血管區域的血管壁在施加外力值對應的外力的條件下的應變特徵值，血管區域的血管壁彈性參數包括血管區域的血管壁在施加外力值對應的外力的條件下的應變特徵值，由獲取單元獲取血管區域的血管壁在施加外力值對應的外力的條件下的應變特徵值，以通過標記單元依據該應變特徵值對應的第二標識標記血管區域。即通過本發明實施例可以對血管壁彈性和斑塊進行仿真，自動分析斑塊的組成成分並預測斑塊的易損性，可操作性強，適合在臨床上輔助醫生獲取血管相關參數，具有臨床應用性。作為一種可選的實施方式，接收單元，還用於接收用戶從三維血管模型中選取的目標血管上的目標斑塊區域；接收單元，還用於接收用於調控目標血管的血壓的操作指令，操作指令包括第一血壓和步長；控制單元，用於N次調控目標血管的血壓，其中，第一次調控目標血管的血壓為第一血壓，相鄰兩次調控目標血管的血壓的差為步長；判斷單元，用於確認在第一次至第N-1次調控目標血管的血壓時，目標斑塊區域沒有脫落的情況下，第N次調控目標血管的血壓時，目標斑塊區域是否脫落；標記單元，還用於根據判斷單元第N次調控目標血管的血壓時，目標斑塊區域脫落，則用與第N次調控目標血管的血壓對應的第三標識標記目標斑塊區域。
本實施例可以輔助醫生更加直觀，靈活的分析血管斑塊和血管管壁彈性，適用於輔助臨床診治，通過系統得到的血管斑塊、管壁信息和參數可以幫助醫生客觀的獲得輔助分析血管特性的參數。綜上表述，本發明實施例提供的三維血管模型攜帶斑塊的組成成分信息，用戶可以從三維血管模型中直接獲取斑塊的組成成分信息，根據直接獲知的斑塊組成成分信息，直接獲知斑塊硬化程度、斑塊類型。則進一步方便用戶用相同的顏色或者相同的標識標記同一類型的斑塊，獲得斑塊地圖，便於用戶直觀獲知斑塊的類型，提高了輔助分析血管特性及各參數的效率。通過本發明實施例還可以對血管壁彈性和斑塊進行仿真，自動分析斑塊的組成成分並預測斑塊的易損性，可操作性強，適合在臨床上輔助醫生獲取血管相關參數，具有臨床應用性。本發明實施例在血管的三維重構過程中充分考慮到血管的內部特性，對血管內斑塊和血管壁的有關物理參數進行分析後，可以直觀的顯示在重構出的虛擬血管三維模型上，重構出虛擬血管模型不僅可以顯示血管真實的外部形態，血管走向，還可以顯示血管內斑塊的大小，位置，並用不同顏色對斑塊種類進行區分。通過本發明設計的軟體還可以對血管壁彈性和斑塊進行仿真，自動分析斑塊的組成成分並預測斑塊的易損性。在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，模塊或單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或模塊可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特徵可以忽略，或不執行。另外，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口、裝置、模塊或單元的間接耦合或通信連接，也可以是電的，機械的或其它的形式連接。作為分離部件說明的模塊或單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為模塊或單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理模塊或單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個網絡模塊或單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊或單元來實現本申請實施例方案的目的。另外，在本申請各個實施例中的各功能模塊或單元可以集成在一個處理模塊或單元中，也可以是各個模塊或單元單獨物理存在，也可以是兩個或兩個以上模塊或單元集成在一個模塊或單元中。上述集成的模塊或單元既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能單元的形式實現。本發明實施例設計的軟體可操作性強，適合在臨床上輔助醫生，具有臨床應用性。上述集成的模塊或單元如果以軟體功能模塊或單元的形式實現並作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基於這樣的理解，本申請的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分，或者該技術方案的全部或部分可以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，伺服器，或者網絡設備等)執行本申請各個實施例方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括:U盤、移動硬碟、只讀存儲器(R0M，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM, Random Access Memory)、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。以上表述，僅 為本申請的具體實施方式
，但本申請的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本申請揭露的技術範圍內，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應涵蓋在本申請的保護範圍之內。因此，本申請的保護範圍應以權利要求的保護 範圍為準。
權利要求
1.一種構建三維血管模型方法，其特徵在於，包括: 獲取目標血管的二維骨架圖像和第一血管內超聲圖像； 從所述第一血管內超聲圖像中獲得所述目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像；分析所述每一個管腔內斑塊的圖像，以獲得該管腔內斑塊的組成成分信息，所述組成成分信息包括該該管腔內斑塊的每一項組成成分的類型信息以及每一項組成成分佔該管腔內斑塊的質量百分比； 生成包含所述第一血管內超聲圖像和每一個管腔內斑塊的組成成分信息的第二血管內超聲圖像； 將所述二維骨架圖像和所述第二血管內超聲圖像進行融合，得到所述目標血管的三維血管模型。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述從所述第一血管內超聲圖像中獲得所述目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像，包括: 通過圖像模式識別技術，從所述第一血管內超聲圖像中獲得所述目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 接收用戶從所述三維血管模型中選取的斑塊區域； 獲取所述斑塊區域的每一項組成成分的類型信息以及每一項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比； 確定每一項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比是否大於預設值；· 若確定該項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比大於預設值；則用與該項組成成分對應的第一標識標記所述斑塊區域。
4.如權利要求1至3中任一所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 接收用戶從所述三維血管模型中選取的血管區域； 接收所述用戶獲取所述血管區域的血管壁彈性參數的請求，所述請求包括外力值，用於獲取血管區域的血管壁在施加所述外力值對應的外力的條件下的應變特徵值，所述血管區域的血管壁彈性參數包括所述血管區域的血管壁在施加所述外力值對應的外力的條件下的應變特徵值； 獲取所述血管區域的血管壁在施加所述外力值對應的外力的條件下的應變特徵值； 用與該應變特徵值對應的第二標識標記所述血管區域。
5.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 接收用戶從所述三維血管模型中選取的目標血管上的目標斑塊區域； 接收用於調控所述目標血管的血壓的操作指令，所述操作指令包括第一血壓和步長； N次調控所述目標血管的血壓，其中，第一次調控所述目標血管的血壓為所述第一血壓，相鄰兩次調控所述目標血管的血壓的差為所述步長； 若判斷在第一次至第N-1次調控所述目標血管的血壓時，所述目標斑塊區域沒有脫落，則判斷第N次調控所述目標血管的血壓時，所述目標斑塊區域是否脫落； 若第N次調控所述目標血管的血壓時，所述目標斑塊區域脫落，則用與所述第N次調控所述目標血管的血壓對應的第三標識標記所述目標斑塊區域。
6.一種構建三維血管模型的設備，其特徵在於，包括:獲取單元，用於獲取目標血管的二維骨架圖像和第一血管內超聲圖像； 所述獲取單元，還用於從所述第一血管內超聲圖像中獲得所述目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像； 處理單元，用於分析所述每一個管腔內斑塊的圖像，以獲得該管腔內斑塊的組成成分信息，所述組成成分信息包括該該管腔內斑塊的每一項組成成分的類型信息以及每一項組成成分佔該管腔內斑塊的質量百分比； 建立單元，用於生成包含所述第一血管內超聲圖像和每一個管腔內斑塊的組成成分信息的第二血管內超聲圖像； 合成單元，用於將所述二維骨架圖像和所述第二血管內超聲圖像進行融合，得到所述目標血管的三維血管模型。
7.如權利要求6所述的設備，其特徵在於，所述獲取單元還用於，通過圖像模式識別技術，從所述第一血管內超聲圖像中獲得所述目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像。
8.如權利要求6所述的設備，其特徵在於，還包括: 接收單元，用於接收用戶從所述三維血管模型中選取的斑塊區域； 所述獲取單元，還用於獲取所述斑塊區域的每一項組成成分的類型信息以及每一項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比； 判斷單元，用於確定每一項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比是否大於預設值； 標記單元，用於根據所述判斷單元確定該項組成成分佔該斑塊區域的質量百分比大於預設值的結果，用與該項組成成分對應的第一標識標記所述斑塊區域。
9.如權利要求6至8中任一所述的設備，其特徵在於，包括: 接收單元，用於接收用戶從所述三維血管模型中選取的血管區域； 所述接收單元，還用於接收所述用戶獲取所述血管區域的血管壁彈性參數的請求，所述請求包括外力值，用於獲取血管區域的血管壁在施加所述外力值對應的外力的條件下的應變特徵值，所述血管區域的血管壁彈性參數包括所述血管區域的血管壁在施加所述外力值對應的外力的條件下的應變特徵值； 所述獲取單元，還用於獲取所述血管區域的血管壁在施加所述外力值對應的外力的條件下的應變特徵值； 所述標記單元，還用於依據該應變特徵值對應的第二標識標記所述血管區域。
10.如權利要求8所述的設備，其特徵在於， 所述接收單元，還用於接收用戶從所述三維血管模型中選取的目標血管上的目標斑塊區域； 所述接收單元，還用於接收用於調控所述目標血管的血壓的操作指令，所述操作指令包括第一血壓和步長； 控制單元，用於N次調控所述目標血管的血壓，其中，第一次調控所述目標血管的血壓為所述第一血壓，相鄰兩次調控所述目標血管的血壓的差為所述步長； 所述判斷單元，用於確認在第一次至第N-1次調控所述目標血管的血壓時，所述目標斑塊區域沒有脫落的情況下，第N次調控所述目標血管的血壓時，所述目標斑塊區域是否脫落； 所述標記單元，還用於根據所述判斷單元第N次調控所述目標血管的血壓時，所述目標斑塊區域脫落，則用與所述第N次調控所述目標血管的血壓對應的第三標識標記所述目標斑塊區域 。
全文摘要
本發明實施例公開了一種構建三維血管模型方法及設備，通過從第一血管內超聲圖像中獲得目標血管中的每一個管腔內斑塊的圖像，分析每一個管腔內斑塊的圖像，以獲得該管腔內斑塊的組成成分信息，組成成分信息包括該該管腔內斑塊的每一項組成成分的類型信息以及每一項組成成分佔該管腔內斑塊的質量百分比，從而生成包含第一血管內超聲圖像和每一個管腔內斑塊的組成成分信息的第二血管內超聲圖像，將二維骨架圖像和第二血管內超聲圖像進行融合，得到目標血管的攜帶斑塊的組成成分信息的三維血管模型。用戶可以從三維血管模型中直接獲取斑塊的組成成分信息，根據直接獲知的斑塊組成成分信息，直接獲知斑塊硬化程度、斑塊類型。
文檔編號A61B8/08GK103247071SQ20131010678
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月29日 優先權日2013年3月29日
發明者馬婷, 王煥麗 申請人:哈爾濱工業大學深圳研究生院