血管图像重建方法和重建装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种血管图像重建方法和装置，该方法包括：对经过多尺度脉管增强算法分割后的血管图像进行预处理；根据预处理后的血管图像生成包含表示各血管的各节点以及相关节点之间的路径的带权图，各路径具有表示相应血管之间的距离的权值；计算所述带权图中其他各节点到指定节点的最短路径；沿着所述最短路径对由不同节点表示的不同血管进行连接，以得到重建后的血管树图像。利用区域生长算法、定向拓展算法对经过多尺度脉管增强算法分割后的血管图像进行预处理。该装置包括：预处理模块、最短路径计算模块、血管树图像生成模块。本发明专利技术提供的技术方案能够在血管图像重建时以较快的速度获得更准确、更完整的血管树图像。

【技术实现步骤摘要】
血管图像重建方法和重建装置
本专利技术涉及计算机技术，尤其涉及计算机辅助术前规划技术。
技术介绍
在传统的术前规划过程中，医生通过观察2D的CT图像，依据经验和想象力来判断病灶与血管的位置关系，分析手术难度和可行性，据此制定手术方案。目前的CT成像中使用了造影剂来对血管进行增强，但造影剂在血管图像中的分布并不十分理想，并且由于个体的差异以及成像时各种噪音的干扰，最后得到的图像具有对比度低，噪音高的特点。利用多尺度脉管增强算法等方法对于一些质量并不太理想的图像(例如上文中提到的具有高噪声、低对比度特点的图像)进行血管图像分割后，经过现有的血管图像重建方法进行血管图像重建后生成的血管图像并不连贯，最终生成的血管树图像也不够准确和完整，仍然会存在很多噪音干扰。现有的血管图像重建技术无法满足在血管图像重建过程中快速、准确地生成完整的血管树图像的实际需求。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了血管图像重建方法和重建装置，能够以较快的速度将分割后的血管图像重建成更加准确、完整的血管树图像。一方面，本专利技术实施例提供了一种血管图像重建方法，所述方法包括：对经过多尺度脉管增强算法分割后的血管图像进行预处理；根据预处理后的血管图像生成包含表示各血管的各节点以及相关节点之间的路径的带权图，各路径具有表示相应血管之间的距离的权值；计算所述带权图中其他各节点到指定节点的最短路径；沿着所述最短路径对由不同节点表示的不同血管进行连接，以得到重建后的血管树图像。优选地，所述对经过多尺度脉管增强算法分割后的血管图像进行预处理包括：利用区域生长算法对经过多尺度脉管增强算法分割后的血管图像进行第一预处理。优选地，所述对经过多尺度脉管增强算法分割后的血管图像进行预处理包括：利用定向拓展算法对第一预处理后的血管图像进行第二预处理。优选地，所述根据预处理后的血管图像生成带权图包括：提取预处理后的血管图像中的各血管中心线；基于所述各血管中心线上的点确定各血管的代表端点；根据各血管的代表端点利用预定函数计算各血管之间的距离；根据各血管的代表端点以及各血管之间的距离，生成包含表示各血管的各节点以及相关节点之间的路径的带权图，各路径具有表示相应血管之间距离的权值。优选地，所述生成包含表示各血管的各节点以及相关节点之间的路径的带权图，各路径具有表示相应血管之间距离的权值为：如果第一血管与第二血管之间的距离小于第一阈值，则将第一血管的代表端点作为第一节点，将第二血管的代表端点作为第二节点，并在第一节点和第二节点之间添加具有表示所述距离的权值的直接路径，以生成包含表示各血管的各节点以及相关节点之间的路径的带权图，各路径具有表示相应血管之间的距离的权值。优选地，所述计算所述带权图中其他各节点到指定节点的最短路径为：利用Dijkstra算法计算所述带权图中其他各节点到指定节点的最短路径。优选地，所述沿着所述最短路径对由不同节点表示的不同血管进行连接，以得到重建后的血管树图像包括：如果第三节点与指定节点之间路径上的权值之和小于第二阈值，则沿着所述最短路径将第三血管与第四血管进行连接；在对与指定节点之间路径上的权值之和小于第二阈值的所有节点表示的血管沿着所述最短路径完成连接后，删除未被连接的血管以得到重建后的血管树图像。优选地，所述沿着所述最短路径对由不同节点表示的不同血管进行连接，以得到重建后的血管树图像包括：沿着所述最短路径将第三血管与第四血管通过第五血管进行连接，第五血管的半径Ri由如下公式确定：其中，和分别为第三血管的半径和第四血管的半径，且第三血管、第四血管和第五血管的横截面的圆心共线，i3、i4和i分别为上述三个圆心在所述共线坐标轴上的坐标，且i3<i<i4。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种血管图像重建装置，所述装置包括：预处理模块，用于对经过多尺度脉管增强算法分割后的血管图像进行预处理；最短路径计算模块，用于：根据预处理后的血管图像生成包含表示各血管的各节点以及相关节点之间的路径的带权图，各路径具有表示相应血管之间的距离的权值；计算所述带权图中其他各节点到指定节点的最短路径；血管树图像生成模块，用于沿着所述最短路径对由不同节点表示的不同血管进行连接，以得到重建后的血管树图像。优选地，所述预处理模块用于：利用区域生长算法对经过多尺度脉管增强算法分割后的血管图像进行第一预处理。优选地，所述预处理模块还用于：利用定向拓展算法对第一预处理后的血管图像进行第二预处理。优选地，所述最短路径计算模块用于：提取预处理后的血管图像中的各血管中心线；基于所述各血管中心线上的点确定各血管的代表端点；根据各血管的代表端点利用预定函数计算各血管之间的距离；根据各血管的代表端点以及各血管之间的距离，生成包含表示各血管的各节点以及相关节点之间的路径的带权图，各路径具有表示相应血管之间距离的权值。优选地，如果第一血管与第二血管之间的距离小于第一阈值，则所述最短路径计算模块将第一血管的代表端点作为第一节点，将第二血管的代表端点作为第二节点，并在第一节点和第二节点之间添加具有表示所述距离的权值的直接路径，以生成包含表示各血管的各节点以及相关节点之间的路径的带权图，各路径具有表示相应血管之间的距离的权值。优选地，所述最短路径计算模块利用Dijkstra算法计算所述带权图中其他各节点到指定节点的最短路径。优选地，如果第三节点与指定节点之间路径上的权值之和小于第二阈值，则所述血管树生成模块用于：沿着所述最短路径将第三血管与第四血管进行连接；在对与指定节点之间路径上的权值之和小于第二阈值的所有节点表示的血管沿着所述最短路径完成连接后，删除未被连接的血管以得到重建后的血管树图像。优选地，在沿着所述最短路径对所述最短路径上的节点表示的仍断开的血管进行连接，以得到重建后的血管树图像时，所述血管树生成模块用于：沿着所述最短路径将第三血管与第四血管通过第五血管进行连接，第五血管的半径Ri由如下公式确定：其中，和分别为第三血管的半径和第四血管的半径，且第三血管、第四血管和第五血管的横截面的圆心共线，i3、i4和i分别为上述三个圆心在所述共线坐标轴上的坐标，且i3<i<i4。本专利技术提供的血管图像重建技术方案，能够将经分割后仍断开的血管重新连接起来，以较快的速度进行血管重建，生成更加准确、完整的血管树图像，并且可以被广泛地应用于如肺部、肝脏、乳腺等各种器官，帮助医生更直观地了解病灶周围血管的分布情况，精确地掌握病灶距离最近的血管的距离，通过这些具体的量化信息来判断病灶的病变程度和手术的可行性。附图说明图1a是本专利技术实施例一提供的血管图像重建方法的示意图；图1b是本专利技术实施例一中海森矩阵的三个特征值在管状结构中表示的三个方向的示意图；图2a是本专利技术实施例二提供的血管图像重建方法的示意图；图2b是本专利技术实施例二区域增长算法中种子点及其相邻点的位置关系示意图；图3a是本专利技术实施例三提供的血管图像重建方法的示意图；图3b是本专利技术实施例三中定向拓展算法原理的示意图；图3c是本专利技术实施例三中的血管图像在利用定向拓展算法进行预处理之前的效果图；图3d是图3c中的血管图像在利用定向处理算法进行预处理之后的效果图；图4a是本专利技术实施例四提供的血管图像重建方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种血管图像重建方法，其特征在于，所述方法包括：对经过多尺度脉管增强算法分割后的血管图像进行预处理；根据预处理后的血管图像生成包含表示各血管的各节点以及相关节点之间的路径的带权图，各路径具有表示相应血管之间的距离的权值；计算所述带权图中其他各节点到指定节点的最短路径；沿着所述最短路径对由不同节点表示的不同血管进行连接，以得到重建后的血管树图像。

【技术特征摘要】
1.一种血管图像重建方法，其特征在于，所述方法包括：对经过多尺度脉管增强算法分割后的血管图像进行预处理；根据预处理后的血管图像生成包含表示各血管的各节点以及相关节点之间的路径的带权图，各路径具有表示相应血管之间的距离的权值；计算所述带权图中其他各节点到指定节点的最短路径；沿着所述最短路径对由不同节点表示的不同血管进行连接，以得到重建后的血管树图像。2.根据权利要求1所述的血管图像重建方法，其特征在于，所述对经过多尺度脉管增强算法分割后的血管图像进行预处理包括：利用区域生长算法对经过多尺度脉管增强算法分割后的血管图像进行第一预处理。3.根据权利要求2所述的血管图像重建方法，其特征在于，所述对经过多尺度脉管增强算法分割后的血管图像进行预处理包括：利用定向拓展算法对第一预处理后的血管图像进行第二预处理。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的血管图像重建方法，其特征在于，所述根据预处理后的血管图像生成带权图包括：提取预处理后的血管图像中的各血管中心线；基于所述各血管中心线上的点确定各血管的代表端点；根据各血管的代表端点利用预定函数计算各血管之间的距离；根据各血管的代表端点以及各血管之间的距离，生成包含表示各血管的各节点以及相关节点之间的路径的带权图，各路径具有表示相应血管之间距离的权值。5.根据权利要求4所述的血管图像重建方法，其特征在于，所述生成包含表示各血管的各节点以及相关节点之间的路径的带权图，各路径具有表示相应血管之间距离的权值为：如果第一血管与第二血管之间的距离小于第一阈值，则将第一血管的代表端点作为第一节点，将第二血管的代表端点作为第二节点，并在第一节点和第二节点之间添加具有表示所述距离的权值的直接路径，以生成包含表示各血管的各节点以及相关节点之间的路径的带权图，各路径具有表示相应血管之间的距离的权值。6.根据权利要求1所述的血管重建方法，其特征在于，所述计算所述带权图中其他各节点到指定节点的最短路径为：利用Dijkstra算法计算所述带权图中其他各节点到指定节点的最短路径。7.根据权利要求1所述的血管图像重建方法，其特征在于，所述沿着所述最短路径对由不同节点表示的不同血管进行连接，以得到重建后的血管树图像包括：如果第三节点与指定节点之间路径上的权值之和小于第二阈值，则沿着所述最短路径将第三血管与第四血管进行连接；在对与指定节点之间路径上的权值之和小于第二阈值的所有节点表示的血管沿着所述最短路径完成连接后，删除未被连接的血管以得到重建后的血管树图像。8.根据权利要求1所述的血管图像重建方法，其特征在于，所述沿着所述最短路径对由不同节点表示的不同血管进行连接，以得到重建后的血管树图像包括：沿着所述最短路径将第三血管与第四血管通过第五血管进行连接，第五血管的半径Ri由如下公式确定：其中，和分别为第三血管的半径和第四血管的半径，且第三血管、第四血管和第五血管的横截面的圆心共线，i3、i4和i分别为上述三个...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢卫国，王磊，徐宁，周龙，宋晓堃，
申请(专利权)人：浙江京新术派医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33