基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法和系统技术方案

本申请提供了一种基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法和系统，方法包括：获取CT序列图像的三维数据；根据三维数据获取心脏重心和脊椎重心；从CT三维图像上过滤杂质数据，获得含有左心房、左心室、无干扰冠脉树的图像；分层切片，得到二值化图像组；从二值化图像组中的每层切片上获得圆心，圆的半径，生成点列表和半径列表；将位于点列表和半径列表中的像素点对应到图像中，得到主动脉中心线。本申请通过先筛选出心脏重心和脊椎重心，对心脏和脊椎的位置进行定位，然后根据心脏和脊椎的位置从CT图像上去除肺部组织、降主动脉、脊椎和肋骨，再对处理过的图像提取主动脉中心线，减少了运算量，算法简单，容易操作，运算速度快，设计科学，图像处理精准。

【技术实现步骤摘要】
基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法和系统
本专利技术涉及冠状动脉医学
，特别是涉及基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法和系统。
技术介绍
心血管疾病是工业化世界中的死亡的首要原因。主要形式的心血管疾病由脂肪物质在供应心脏、大脑、肾脏和下肢的动脉的内组织层中的慢性积聚引起。进行性冠状动脉疾病限制到心脏的血流。由于缺少通过当前的非侵入式测试提供的准确信息，许多患者需要侵入式导管流程来评价冠脉血流。因此，存在对于量化人类冠状动脉中的血流以评价可能的冠状动脉疾病的功能意义的非侵入式方法的需求。对动脉容量的可靠评价因此对于解决患者需求的处置规划将是重要的。最近的研究已经证明，血流动力学特性，诸如血流储备分数(FFR)，是确定针对具有动脉疾病的患者的最佳处置的重要指示器。对血流储备分数的常规评价使用侵入式导管插入术来直接测量血流特性，诸如压力和流速。然而，这些侵入式测量技术对患者存在风险，并且对健康护理系统可以导致显著的成本。计算机断层摄影动脉血管造影是一种用于对动脉血管进行可视化的计算机断层摄影技术。出于该目的，X射线的射束从辐射源穿过患者的身体中的感兴趣区域以获得投影图像。由于现有技术中的CT数据不做筛选，导致运算量很大，且存在运算速度慢，运算不准确的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法和系统，以解决如何精确提取血管中心线的问题。为实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，包括：获取CT序列图像的三维数据；根据所述三维数据获取心脏重心和脊椎重心；从所述CT三维图像上过滤杂质数据，获得含有左心房、左心室、无干扰冠脉树的图像；对含有左心房、左心室、无干扰冠脉树的所述图像进行分层切片，得到二值化图像组；从所述二值化图像组中的每层所述切片上获得圆心，以及对应的圆的半径，分别生成点列表和半径列表；将每层所述切片内的位于所述点列表和所述半径列表中的像素点对应到含有左心房、左心室、无干扰冠脉树的所述图像中，得到主动脉中心线。可选地，上述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，所述根据所述三维数据获取心脏重心的方法包括：绘制所述CT图像的灰度直方图；沿着所述灰度直方图的终点M至原点O方向，依次获取M点至M-1点，M点至M-2点，直至获取到M点至O点的各灰度值区域的体积；获取各灰度值区域的体积与M点至O点的总区域的体积占比V；如果V＝b，则拾取所述灰度值区域对应的起始点，将所述起始点投射到所述CT三维图像上，获取心脏区域三维图像，拾取所述心脏区域三维图像的物理重心，即为心脏重心P2；其中，b表示常数，0.2＜b＜1。可选地，上述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，根据所述三维数据获取脊椎重心的方法包括：如果V＝a，则拾取所述灰度值区域对应的起始点，将所述起始点投射到所述CT三维图像上，获取骨头区域三维图像，拾取所述骨头区域三维图像的物理重心，即为脊椎重心P1；其中，a表示常数，0＜a＜0.2。可选地，上述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，从所述CT三维图像上过滤杂质数据的方法包括：从所述CT三维图像上去除肺部组织、降主动脉、脊椎、肋骨，得到含有左心房、左心室、无干扰冠脉树的第五图像。可选地，上述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，所述根据所述CT三维图像去除肺部组织的方法包括：根据医学知识以及CT图像成像原理，设置肺部灰度阈值Q肺；如果所述灰度直方图中的灰度值小于Q肺，则去除所述灰度值对应的图像，得到去除肺部组织的所述第一图像。可选地，上述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，所述根据所述CT三维图像去除降主动脉的方法包括：将所述心脏重心P2投影到所述第一图像上，获得心脏的圆心O1；设置所述降主动脉灰度阈值Q降，对所述第一图像进行二值化处理；根据所述降主动脉与心脏圆心O1的距离，以及所述脊椎与所述心脏圆心O1的距离，获取降主动脉对应的圆；从所述第一图像上去除降主动脉，得到所述第二图像。可选地，上述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，所述设置所述降主动脉灰度阈值Q降，对所述第一图像进行二值化处理的方法包括：获取所述第一图像内的灰度值大于所述降主动脉灰度阈值Q降的像素点PO，计算所述像素点PO的平均灰度值从所述第一图像的底层开始分层切片，得到第一二维切片图像组；根据对所述第一图像进行二值化处理，去除所述第一图像中的杂质点，得到二值化图像，其中，k为正整数，Qk表示第k个像素点PO对应的灰度值，P(k)表示第k个像素点PO对应的像素值。可选地，上述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，所述根据所述降主动脉与心脏圆心O1的距离，以及所述脊椎与所述心脏圆心O1的距离，获取所述降主动脉对应的圆的方法包括：设置所述降主动脉至所述心脏边缘构成的圆的半径阈值为r阈；根据所述降主动脉与所述心脏的距离小于所述脊椎与所述心脏的距离，获取所述脊椎的大致区域与所述降主动脉的大致区域；根据所述降主动脉的大致区域，去除误差像素点，获得所述降主动脉图像，即为所述降主动脉对应的圆。可选地，上述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，所述根据所述降主动脉与所述心脏的距离小于所述脊椎与所述心脏的距离，获取所述脊椎的大致区域与所述降主动脉的大致区域的方法包括：如果霍夫检测算法获得圆的半径r＞r阈，则此圆是脊椎对应的圆，不对此圆的圆心和半径进行记录，即为所述脊椎的大致区域；如果霍夫检测算法获得圆的半径r≤r阈，则此圆可能是降主动脉对应的圆，记录此圆的圆心和半径，即为降主动脉的大致区域。可选地，上述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，所述根据所述降主动脉的大致区域，去除误差像素点，获得所述降主动脉图像，即为所述降主动脉对应的圆的方法包括：对所述降主动脉的大致区域内的所述圆的圆心和半径进行筛选，去除相邻切片之间圆心偏离较大的圆，即去除误差像素点，形成降主动脉的种子点列表，获得所述降主动脉图像，即为所述降主动脉对应的圆。可选地，上述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，所述从所述第一图像上去除降主动脉，得到所述第二图像的方法包括：如果所述种子点列表中的圆心个数大于等于3，则计算所述全部所述种子点的平均半径和平均圆心点P3；计算以P3为圆心，以为半径的圆内所有像素点PO的灰度值的平均值设置参数a，得到连通域灰度阈值其中a为正数；重新计算连通域的中心点P4；从底层开始，依次计算每层二维切片上P3与P4的欧氏距离；如果第b层的所述二维切片上P3与P4的欧氏距离大于m，则将所述第b层及以上的所有二维切片的像素点PO对应的像素值设置为0，得到第一层至第b-1层对应的图像，为所述第二图像，其中b为大于等于2的正数，m≥5；如果第b本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，其特征在于，包括：/n获取CT序列图像的三维数据；/n根据所述三维数据获取心脏重心和脊椎重心；/n从所述CT三维图像上过滤杂质数据，获得含有左心房、左心室、无干扰冠脉树的图像；/n对含有左心房、左心室、无干扰冠脉树的所述图像进行分层切片，得到二值化图像组；/n从所述二值化图像组中的每层所述切片上获得圆心，以及对应的圆的半径，分别生成点列表和半径列表；/n将每层所述切片内的位于所述点列表和所述半径列表中的像素点对应到含有左心房、左心室和无干扰冠脉树的所述图像中，得到主动脉中心线。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，其特征在于，包括：
获取CT序列图像的三维数据；
根据所述三维数据获取心脏重心和脊椎重心；
从所述CT三维图像上过滤杂质数据，获得含有左心房、左心室、无干扰冠脉树的图像；
对含有左心房、左心室、无干扰冠脉树的所述图像进行分层切片，得到二值化图像组；
从所述二值化图像组中的每层所述切片上获得圆心，以及对应的圆的半径，分别生成点列表和半径列表；
将每层所述切片内的位于所述点列表和所述半径列表中的像素点对应到含有左心房、左心室和无干扰冠脉树的所述图像中，得到主动脉中心线。


2.根据权利要求1所述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，其特征在于，所述根据所述三维数据获取心脏重心的方法包括：
绘制所述CT图像的灰度直方图；
沿着所述灰度直方图的终点M至原点O方向，依次获取M点至M-1点，M点至M-2点，直至获取到M点至O点的各灰度值区域的体积；
获取各灰度值区域的体积与M点至O点的总区域的体积占比V；
如果V＝b，则拾取所述灰度值区域对应的起始点，将所述起始点投射到所述CT三维图像上，获取心脏区域三维图像，拾取所述心脏区域三维图像的物理重心，即为心脏重心P2；
其中，b表示常数，0.2＜b＜1。


3.根据权利要求2所述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，其特征在于，根据所述三维数据获取脊椎重心的方法包括：
如果V＝a，则拾取所述灰度值区域对应的起始点，将所述起始点投射到所述CT三维图像上，获取骨头区域三维图像，拾取所述骨头区域三维图像的物理重心，即为脊椎重心P1；
其中，a表示常数，0＜a＜0.2。


4.根据权利要求1所述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，其特征在于，从所述CT三维图像上过滤杂质数据，获得含有左心房、左心室、无干扰冠脉树的图像的方法包括：
从所述CT三维图像上去除肺部组织、降主动脉、脊椎、肋骨，得到含有左心房、左心室、无干扰冠脉树的第五图像。


5.根据权利要求4所述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，其特征在于，所述根据所述CT三维图像去除肺部组织的方法包括：
根据医学知识以及CT图像成像原理，设置肺部灰度阈值Q肺；
如果所述灰度直方图中的灰度值小于Q肺，则去除所述灰度值对应的图像，得到去除肺部组织的第一图像。


6.根据权利要求5所述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，其特征在于，所述根据所述CT三维图像去除降主动脉的方法包括：
将所述心脏重心P2投影到所述第一图像上，获得心脏的圆心O1；
设置所述降主动脉灰度阈值Q降，对所述第一图像进行二值化处理；
根据所述降主动脉与心脏圆心O1的距离，以及所述脊椎与所述心脏圆心O1的距离，获取降主动脉对应的圆；
从所述第一图像上去除降主动脉，得到第二图像。


7.根据权利要求6所述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，其特征在于，所述设置所述降主动脉灰度阈值Q降，对所述第一图像进行二值化处理的方法包括：
获取所述第一图像内的灰度值大于所述降主动脉灰度阈值Q降的像素点PO，计算所述像素点PO的平均灰度值
从所述第一图像的底层开始分层切片，得到第一二维切片图像组；
根据对所述第一图像进行二值化处理，去除所述第一图像中的杂质点，得到二值化图像，其中，k为正整数，Qk表示第k个像素点PO对应的灰度值，P(k)表示第k个像素点PO对应的像素值。


8.根据权利要求7所述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，其特征在于，所述根据所述降主动脉与心脏圆心O1的距离，以及所述脊椎与所述心脏圆心O1的距离，获取所述降主动脉对应的圆的方法包括：
设置所述降主动脉至所述心脏边缘构成的圆的半径阈值为r阈；
根据所述降主动脉与所述心脏的距离小于所述脊椎与所述心脏的距离，获取所述脊椎的大致区域与所述降主动脉的大致区域；
根据所述降主动脉的大致区域，去除误差像素点，获得所述降主动脉图像，即为所述降主动脉对应的圆。


9.根据权利要求8所述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，其特征在于，所述根据所述降主动脉与所述心脏的距离小于所述脊椎与所述心脏的距离，获取所述脊椎的大致区域与所述降主动脉的大致区域的方法包括：
如果霍夫检测算法获得圆的半径r＞r阈，则此圆是脊椎对应的圆，不对此圆的圆心和半径进行记录，即为所述脊椎的大致区域；
如果霍夫检测算法获得圆的半径r≤r阈，则此圆可能是降主动脉对应的圆，记录此圆的圆心和半径，即为降主动脉的大致区域。


10.根据权利要求9所述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，其特征在于，所述根据所述降主动脉的大致区域，去除误差像素点，获得所述降主动脉图像，即为所述降主动脉对应的圆的方法包括：
对所述降主动脉的大致区域内的所述圆的圆心和半径进行筛选，去除相邻切片之间圆心偏离较大的圆，即去除误差像素点，形成降主动脉的种子点列表，获得所述降主动脉图像，即为所述降主动脉对应的圆。


11.根据权利要求10所述的基于CT序列图像获取主动脉中心线的方法，其特征在于，所述从所述第一图像上去除降主动脉，得到所述第二图像的方法包括：
如果所述种子点列表中的圆心个数大于等于3，则计算全部所述种子点的平均半径和平均圆心点P3；
计算以P3为圆心，以为半径的圆内所有像素点PO的灰度值的平均值设置参数a，得到连通域灰度阈值其中a为正数；
重新计算连通域的中心点P4；
从底层开始，依次计算每层二维切片上P3与P4的欧氏距离；
如果第b层的所述二维切片上P3与P4的欧氏距离大于m，则将所述第b层及以上的所有二维切片的像素点PO对应的像素值设置为0，得到第一层至第b-1层对应的图像，为所述第二图像，其中b为大于等于2的正数，m≥5；
如果第b层的所述二维切片上P3与P4的欧氏距离小于等于m，则提取所述第b层的二维切片内灰度值大于0的像素点，将所述第b层的所述二维切片上的P3点设置为P4点；将所述第b+1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王之元，冯亮，刘广志，陈韵岱，
申请(专利权)人：苏州润心医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32