基于造影影像及冠状动脉的血流速度计算方法技术

一种基于造影影像的冠状动脉血流速度计算方法，该方法包括以下步骤：获取冠状动脉造影图像序列；对获取的每一帧冠状动脉造影图像进行分割和二值化处理，提取出冠脉树；从冠脉树中提取目标血管中心线；根据不同帧的目标血管中心线长度的变化情况，拟合计算出充盈阶段的目标血管平均血流速度。

Calculation of blood flow velocity based on angiogram and coronary artery

A method for calculating coronary blood flow velocity based on coronary angiography image includes the following steps: acquiring coronary angiography image sequence; segmenting and binarizing each acquired coronary angiography image to extract coronary tree; extracting target vessel centerline from coronary tree; fitting according to the change of target vessel centerline length in different frames The mean blood flow velocity of the target vessel in the filling stage was calculated.

【技术实现步骤摘要】
基于造影影像及冠状动脉的血流速度计算方法
本专利技术涉及医疗领域，尤其涉及应用在基于造影影像的血流速度计算方法，以及在冠状动脉血流速度计算中的使用。
技术介绍
近年来，随着人口老龄化的加速，中国心血管病危险因素流行趋势明显，导致了心血管病的发病人数持续增加，已成为中国城乡居民死亡的首要原因，也加重了社会和家庭的负担，成为重大的公共安全问题。心血管疾病主要是缺血性心脏病，通常指冠状动脉粥样硬化性心脏病或冠心病。常规的心血管成像技术，比如X射线冠脉造影，可以显示血管的损伤部位与损伤范围，但是对于确定狭窄是否造成缺血以及定位犯罪血管存在一定的局限性。血流储备分数(FFR)可以弥补影像技术的不足，通过测量冠脉狭窄远端与狭窄近端的压力比值来反应狭窄病变对最大血流量的限制程度，以此判断狭窄部位是否引起缺血与是否需要进行支架术来重建血运。目前，FFR已成为临床上评价缺血性心脏病的金标准，被欧洲心脏病学会(ESC)指南规定为IA级临床证据与被美国心脏病学会(ACC指南规定为IIa级临床依据。尽管压力导丝引导的血流储备分数(FFR)测量是检测冠心病的金标准，但由于其局限性，在临床推广依旧不是很理想。这些局限因素包括，FFR检测是有创的，且有些病人在注入腺苷时反应不适，FFR检测的价格也比较高，增加了医疗成本等。而定量血流分数(QFR)是一种新型的用于评估冠脉狭窄功能学意义的方法，由冠状动脉造影的三维重建结果和流体力学方法得到。FAVORPilot研究显示核心实验室的QFR分析能很好地评估冠脉狭窄的功能学意义，FAVORIIChina研究显示导管室在线实时QFR分析也有很好的可行性和准确性。现有的血流计算方法主要还包括多普勒导丝法和温度稀释法。多普勒导丝可以持续测量血管内压力和速度，是测量速度的金标准。但这种测量方式是有创的，测量值也会因为时刻和导丝位置的改变而改变，重复性较差，且导丝造价高昂，也增加了医疗成本。温度稀释法是用冷生理盐水作为指示剂，具有热敏电阻的漂浮导管作为心导管，检测血流温度的变化情况，求得血液温度随时间变化的曲线，血流速度与指示剂的平均转运时间成反比。这种方法仍然是有创的，会受冷水注入速度影响，得到的也是温度随时间变化的曲线，并没有直接得到速度值，导丝费用高昂也是一个问题。现有技术公开了一种血管血流速度的计算方法，该方法包括：确定血管的感兴趣区域；计算并拟合出所述感兴趣区域内的灰度拟合曲线；确定一预定时间区间内的最大灰度值曲线或最小灰度值曲线；计算预定时间区间内最大灰度值曲线或最小灰度值曲线与灰度拟合曲线所包围的区域面积值；基于该区域面积值，获取该面积值所对应的单位时间血流量；基于所述单位时间血流量以及血管管腔面积，获得所述血管的血流速度。优选的，所述感兴趣区域包括注入造影剂的主支血管及其分支。优选的，通过目标图像跟踪检测感兴趣区域在不同心跳时刻下的位置的变化，从而获得最佳的感兴趣区域。优选的，所述方法进一步包括：接受血管的X射线造影影像序列，选择感兴趣区域；选择起始时间为造影剂充盈之前，提取每帧造影中感兴趣区域内灰度直方图，通过所述灰度直方图计算出每帧下感兴趣区域内的灰度值，并根据灰度值拟合出灰度随时间变化的灰度拟合曲线。优选的，所述方法进一步包括：确定第一时间点，以及以第一时间点为中心的一预定时间区间内灰度拟合曲线的最大值和最小值。该技术方案，由于获取的造影图像收到心脏跳动等的因素影响，图像噪声不容易抑制，造成计算结果不够稳定。
技术实现思路
本专利技术的实施例的目的是提供一种基于造影影像的血流速度计算方法，以及基于造影影像的冠状动脉血流速度计算方法，以优化对冠状动脉血流速度的计算。本专利技术的实施例之一，一种基于造影影像的血流速度计算方法，该方法包括以下步骤：获取目标血管的造影图像序列；对获取的每一帧血管造影图像进行分割处理，提取出目标血管形状；提取目标血管的中心线；根据不同图像帧中目标血管中心线长度的变化，拟合计算出血管造影充盈阶段的平均血流速度。本专利技术的实施例之一，一种基于造影影像的冠状动脉血流速度计算方法，该方法包括以下步骤：获取冠状动脉造影图像序列；对获取的每一帧冠状动脉造影图像进行分割和二值化处理，提取出冠状动脉树；从冠状动脉树中提取目标血管中心线；根据不同帧的目标血管中心线长度的变化情况，拟合计算出充盈阶段的目标血管平均血流速度。冠状动脉树即是冠状动脉血管树。根据本专利技术实施例通过对于造影图像序列的处理，对于血管血流速度计算，相对于现有技术，获得的有益效果包括：(1)全程自动处理，减少了人为因素的影响，具有很强的可重复性；(2)该方法操作简便，便于医生学习使用；(3)相对于现有技术，计算方法更加合理，计算精度高；(4)对于造影图像中的血管评估均可使用，应用更加广泛。本专利技术实施例提供的基于造影影像的冠状动脉血流速度的定量计算方法，弥补现有血流计算方法的不足，实现对冠状动脉血流的定量评估，包括但不限于将计算结果用于QFR值的计算。附图说明通过参考附图阅读下文的详细描述，本专利技术示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本专利技术的若干实施方式，其中：图1本专利技术实施例中多尺度Hessian矩阵对血管特征提取效果图。图2本专利技术实施例中多尺度Gabor滤波器对血管特征提取效果图。图3本专利技术实施例中用FastMarching算法提取中心线效果图。图4本专利技术实施例中计算出连续图像序列的中心线变化示意图。图5本专利技术实施例中中心线坐标示意图。图6本专利技术实施例中血流速度拟合示意图。图7本专利技术实施例中感兴趣区域示意图。具体实施方式本专利技术实施例中的冠脉动脉血管说明如下：冠状动脉分为左右两支，其开口分别位于左、右冠状窦内，左冠状动脉又分为左主干(LM)、左前降支(LAD)、回旋支(LCX)。左主干为一自主动脉根部发出的长约1～3cm的主干，左前降支走行于室间沟内，回旋支走行于左房室沟内。右冠状动脉(RCA)主干走行于右房室沟内。根据一个或多个实施例，一种基于造影影像的冠状动脉血流速度计算方法，该方法包括以下步骤：通过冠状动脉造影技术获取冠状动脉造影图像序列。该图像序列反映了冠状动脉树的血流灌注情况。对获取的每一帧冠状动脉造影图像进行分割处理，提取出冠状动脉血管树。从冠状动脉血管树中提取目标血管中心线。目标血管可以是冠脉树的主支或者分支。主支可能是左前降支(LAD)、回旋支(LCX)或者右冠状动脉(RCA)。图1、图2或图3中，分别体现了上述主支的形态。根据不同图像帧的目标血管中心线长度的变化，拟合计算出血管造影充盈阶段的目标血管平均血流速度。在对冠状动脉造影图像进行分割前要进行降噪预处理。降噪预处理包括抑制背景噪声，突出血管结构，增强前景和背景的对比度，同时保证血管边缘清晰。所述背景噪声包括，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于造影影像的血流速度计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n获取目标血管的造影图像序列；/n对获取的每一帧血管造影图像进行分割处理，提取出目标血管形状；/n提取目标血管的中心线；/n根据不同图像帧中目标血管中心线长度的变化，拟合计算出血管造影充盈阶段的平均血流速度。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于造影影像的血流速度计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
获取目标血管的造影图像序列；
对获取的每一帧血管造影图像进行分割处理，提取出目标血管形状；
提取目标血管的中心线；
根据不同图像帧中目标血管中心线长度的变化，拟合计算出血管造影充盈阶段的平均血流速度。


2.根据权利要求1所述的基于造影影像的血流速度计算方法，其特征在于，所述的分割处理，包括先对血管进行特征提取，然后再进行二值化，分割后的图像进行降噪二次处理。


3.一种基于造影影像的冠状动脉血流速度计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
获取冠状动脉造影图像序列；
对获取的每一帧冠状动脉造影图像进行分割处理，提取出冠状动脉血管树；
从冠状动脉血管树中提取目标血管中心线；
根据不同图像帧的目标血管中心线长度的变化，拟合计算出血管造影充盈阶段的目标血管平均血流速度。


4.根据权利要求3所述的基于造影影像的冠状动脉血流速度计算方法，其特征在于，在对冠状动脉造影图像进行分割前要进行降噪预处理。


5.根据权利要求3所述的基于造影影像的冠状动脉血流速度计算方法，其特征在于，对冠状动脉造影图像分割时，先对冠状动脉血管进行特征提取，然后再进行二值化，分割后的图像进行降...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莹光，张义敏，刘新峰，梁夫友，涂圣贤，
申请(专利权)人：博动医学影像科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31