经改进的3-D血管树表面重构制造技术

重构血管的3‑D血管几何结构包括：接收血管的多个2‑D旋转X‑射线图像；为所述多个2‑D图像中的每一个的正截面提取血管中心线点；根据中心线点与计算机断层扫描（CT）3‑D中心线的配准来建立中心线点的对应性，所述配准是仿射或可变形的变换；根据2‑D图像的中心线点来构造血管的3‑D中心线血管树骨架；构造初始的3‑D血管表面，其具有与3‑D中心线血管树骨架正交的统一半径；在对于初始3‑D血管表面的3‑D中心线血管树骨架的中值半径上限定基于样本点的采样；以及构造目标3‑D血管表面，其通过使用样本点来使初始血管表面变形以提供血管的经重构的3‑D血管几何结构。

Improved 3-D vascular tree surface reconstruction

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经改进的3-D血管树表面重构
技术介绍
本公开一般地涉及三维（3-D）血管树表面重构方法，具体地涉及3-D冠状动脉树表面重构方法，并且更具体地涉及根据有限数目的二维（2-D）旋转X射线血管造影术图像的3-D冠状动脉树表面重构方法。在经皮冠状介入（PCI）程序中，医师评估并且标识冠状动脉病变（狭窄），并且通过利用X-射线冠状血管造影术图像来预备导管插入。这些图像是通过来自双平面或来自单平面检测器布置的被称为C-臂的X-射线机器所获取的复杂冠状动脉树的2-D投影图像。2D投影引起血管闭塞、交叉和前缩透视。为了更好地理解血管几何结构，可以获取具有不同角度的多个视图。另外，基于2-D投影图像的定量冠状分析（QCA）可以在PCI期间确定病变长度和支架大小。然而，存在2-DQCA的两个主要限制：前缩透视和平面外放大误差。血管表面的3-D重构可以用于避免2-DQCA的限制。在冠状动脉的一些3-D断层摄影术重构中，通过预计算的4-D运动场来将运动伪像最小化。根据3-D冠状动脉中心线重构和4-D参数运动模型拟合来计算4-D运动场。然而，此基于断层摄影术的途径在计算上是昂贵的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于重构血管的3-D血管几何结构的方法，所述方法包括：/n接收血管的多个2-D旋转X-射线图像；/n为所述多个2-D图像中每一个的正截面提取血管中心线点；/n根据中心线点与计算机断层扫描（CT）3-D中心线的配准来建立中心线点的对应性，所述配准是仿射或可变形的变换；/n根据2-D图像的中心线点来构造血管的3-D中心线血管树骨架；/n根据与3-D中心线血管树骨架正交的统一半径来构造初始3-D血管表面；/n在对于初始3-D血管表面的3-D中心线血管树骨架的中值半径上限定基于样本点的采样；以及/n构造目标3-D血管表面，其通过使用样本点使初始血管表面变形，以提供血管的经重构的3-D血管几何结...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170913 US 15/7028971.一种用于重构血管的3-D血管几何结构的方法，所述方法包括：
接收血管的多个2-D旋转X-射线图像；
为所述多个2-D图像中每一个的正截面提取血管中心线点；
根据中心线点与计算机断层扫描（CT）3-D中心线的配准来建立中心线点的对应性，所述配准是仿射或可变形的变换；
根据2-D图像的中心线点来构造血管的3-D中心线血管树骨架；
根据与3-D中心线血管树骨架正交的统一半径来构造初始3-D血管表面；
在对于初始3-D血管表面的3-D中心线血管树骨架的中值半径上限定基于样本点的采样；以及
构造目标3-D血管表面，其通过使用样本点使初始血管表面变形，以提供血管的经重构的3-D血管几何结构。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述血管是冠状动脉，并且2-D图像具有相同的心动时相。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述2-D图像是血管造影术图像。


4.根据权利要求1所述的方法，其中：
提取血管中心线根据血管造影术图像、以经排序的点集Si的形式来被完成，其中i是第i图像，并且每个点集Si是根据以下的经变换的3-D中心线模型M的投影：

，
其中Pi是与图像i相对应的相机投影算子，并且是所限定的变换模型；
其中采用给定的M和Si、高斯混合模型（GMM）来找到使以下成本函数最小化的变换：



其中是能量函数，其测量两个高斯混合模型（GMM）的距离，其中。


5.根据权利要求1所述的方法，其中：
提取血管中心线通过使用经模型引导的提取的技术来被完成。


6.根据权利要求4所述的方法，其中：
建立中心线点的对应性通过使用二部图来被完成，所述二部图对应于线性指派过程，所述线性指派过程为每个图像中的每个所投影的模型点找到匹配的血管点，其中所述二部图表示第一组顶点（i），其表示血管中心线点的经变换、投影的模型点，以及第二组顶点（j），其表示来自CT体积和CT重构的CT3-D中心线的相关联的分段点，其中所述第一和第二组顶点的成对顶点的边cij处的权重通过使用相应的顶点dij的空间位置的距离、根据以下来被计算：



其中dth是所限定的距离阈值。


7.根据权利要求1所述的方法，其中：
建立中心线点的对应性通过使用仿射变换来被完成，所述仿射变换包括2-D到2-D仿射变换或2-D到3-D仿射变换。


8.根据权利要求1所述的方法，其中：
建立中心线点的对应性通过使用薄板样条变换来被完成。


9.根据权利要求6所述的方法，其中：
构造3-D中心线血管树骨架根据以下来被完成：



其中：n是在m个视图中看到的3-D点的数目；相机（j）通过向量来被参数化；是第i中心线点；是图像（j）上的3-D点的投影；是图像（j）上的第i个2-D中心线点测量；是相关联的点与之间的欧几里得距离；并且是的置信度度量。


10.根据权利要求1所述的方法，其中：
构造3-D中心线血管树骨架通过使用所提取的血管中心线的2-D点、通过使用基于束调整的途径来被完成。


11.根据权利要求9所述的方法，其中：
构造初始3-D血管表面通过如下来被完成：在相关联的中心线周围并且与所述相关联的中心线的切线方向垂直地生成圆圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：T陈，G劳里希，Y刘，孙善辉，A图伊苏佐卢，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE