【技术实现步骤摘要】
一种2D导丝尖端分割方法及装置
本专利技术涉及医学图像处理的
，尤其涉及一种2D(即二维)导丝尖端分割方法，还涉及一种2D导丝尖端分割装置。
技术介绍
冠心病是全球死亡率最高的疾病之一，目前临床上最主要的治疗方法是经皮冠状动脉介入治疗(PCI)。PCI手术中，医生首先使用导管通过股动脉或桡动脉获得动脉通路，然后将导丝经皮插入导管的内腔并前进达到目标位置，进而将支架或球囊置于病变位置达到治疗目的。在PCI手术过程中，追踪导丝位置信息并获取到其在血管中的位置对术中导航十分重要。Pierre等人开发了一套基于预处理图像的术中三维导航系统，此方法依赖于导丝的自动跟踪。导丝的跟踪是一个极具挑战性的问题，因为：(1)X射线图像具有极低的信噪比，背景噪声很容易影响导丝跟踪。(2)导丝形状多样，在X射线图像中是一种极细且弯曲的深色曲线，这和人体的很多器官组织十分类似，比如肋骨和脊椎边缘。(3)在手术中，导丝是运动的，并且由于导丝十分柔软，在运动过程中会产生不规则的形变。有很多学者针对导丝跟踪做了大量的研究。传统的跟踪方法是使用...
【技术保护点】
1.一种2D导丝尖端分割方法，其特征在于：其包括以下步骤：/n(1)使用dense-block替换掉U-Net中的卷积层；/n(2)将原始图像进行了zero-padding操作，采用8连通构建连通性矩阵；/n(3)采用U-Net作为基础结构，网络的输入是一张X射线图像，输出是一张像素值为0到1的概率图，越接近1表示该像素是导丝尖端的概率越大；网络的结构包含四个下采样和四个上采样过程，同时包含跳连接将网络低层特征和高层特征相结合；/n(4)进行网络训练，损失函数的定义分为两个部分：一部分用来优化整体的分割结果，另一部分用来优化关于连接性特征的结果。/n
【技术特征摘要】
1.一种2D导丝尖端分割方法，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)使用dense-block替换掉U-Net中的卷积层；
(2)将原始图像进行了zero-padding操作，采用8连通构建连通性矩阵；
(3)采用U-Net作为基础结构，网络的输入是一张X射线图像，输出是一张像素值为0到1的概率图，越接近1表示该像素是导丝尖端的概率越大；网络的结构包含四个下采样和四个上采样过程，同时包含跳连接将网络低层特征和高层特征相结合；
(4)进行网络训练，损失函数的定义分为两个部分：一部分用来优化整体的分割结果，另一部分用来优化关于连接性特征的结果。
2.根据权利要求1所述的2D导丝尖端分割方法，其特征在于：所述步骤(1)中，dense-block具有五个卷积层，根据公式(1)，在第l层，接受所有之前层的输出作为输入：
xl＝x1+x2+…+xl-1(1)
使用逐元素的相加将每个层的输出结合起来，其中xi表示第i层的输出。
3.根据权利要求2所述的2D导丝尖端分割方法，其特征在于：所述步骤(2)中，对于8连通，采用棋盘格距离来计算像素之间距离，点P(x,y)和Q(u,v)的距离表示为公式(2)：
d(P,Q)＝max(|(x-u)|,|(y-v)|)(2)
对于每个像素，需要考虑它周围的8个像素，给定一副H×W的图像，创建一个H×W×C的矩阵，其中，H和W分别是输入图像的高度和宽度，C表示对每一个像素而言需要考虑的周围像素的个数，这里C＝8；针对给定的标签图像，定义如果两个像素都是1，则这两个像素是相连的，所有的背景像素都是不相连的，对于连接性矩阵P，Pi,j,c表示一个像素和它在指定方向的像素的连接关系，其中，i,j表示在标签图像中的位置，c表示当前像素的指定方向，Pi,j,c的值有0和1两种情况，0代表不相连，1代表相连，通过检查标签图像中每个像素和它的所有邻居的连接关系，构建一个连接性矩阵的金标准。
4.根据权利要求3所述的2D导丝尖端分割方法，其特征在于：所述步骤(3)中，为了加速网络的收敛，在每个卷积层之后加入了bn层。
5.根据权利要求4所述的2D导丝...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨健，艾丹妮，范敬凡，郭帅，王涌天，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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