三维血管合成方法、系统及冠状动脉分析系统和存储介质技术方案

本申请提供了一种三维血管合成方法、系统及冠状动脉分析系统和存储介质。获取至少两幅拍摄角度不同的冠状动脉二维造影图像的图像信息；根据所述冠状动脉二维造影图像的图像信息获取三维血管中心线和三维血管半径；依据所述三维血管中心线和所述三维血管半径合成三维血管。本申请能有效的模拟真实场景中的血管状态，包括血管的形状、走向及直径信息，解决了在手术过程中外界条件对图像的影响，包括设备的位移，心脏的跳动及患者的呼吸，以及解决了导丝测量危险高、费用昂贵的问题，为计算血流储备分数FFR等血管评定参数提供了基础。储备分数FFR等血管评定参数提供了基础。储备分数FFR等血管评定参数提供了基础。

【技术实现步骤摘要】
三维血管合成方法、系统及冠状动脉分析系统和存储介质


[0001]本专利技术涉及冠状动脉医学
，特别是涉及一种三维血管合成方法、系统及冠状动脉分析系统和存储介质。

技术介绍

[0002]人体血液中的脂类及糖类物质在血管壁上的沉积将在血管壁上形成斑块，继而导致血管狭窄；特别是发生在心脏冠脉附近的血管狭窄将导致心肌供血不足，诱发冠心病、心绞痛等病症，对人类的健康造成严重威胁。据统计，我国现有冠心病患者约1100万人，心血管介入手术治疗患者数量每年增长大于10％。
[0003]冠脉造影CAG、计算机断层扫描CT等常规医用检测手段虽然可以显示心脏冠脉血管狭窄的严重程度，但是并不能准确评价冠脉的缺血情况。为提高冠脉血管功能评价的准确性，1993年Pijls提出了通过压力测定推算冠脉血管功能的新指标——血流储备分数(Fractional Flow Reserve，FFR)，经过长期的基础与临床研究，FFR已成为冠脉狭窄功能性评价的金标准。
[0004]血流储备分数(FFR)通常是指心肌血流储备分数，定义为病变冠脉能为心肌提供的最大血流与该冠脉完全正常时最大供血流量之比，研究表明，在冠脉最大充血状态下，血流量的比值可以用压力值来代替。即FFR值的测量可在冠脉最大充血状态下，通过压力传感器对冠脉远端狭窄处的压力和冠脉狭窄近端压力进行测定继而计算得出。
[0005]存在的问题：通过压力传感器获得血流储备分数FFR等血管评定参数的方式，需要医生从动脉将传感器通过导丝牵引到病变处，该过程中会有若干难点需要解决，如其操作的有创性、测量的复杂性以及压力导丝成本昂贵，都会成为FFR推广的障碍。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种三维血管合成方法、系统及冠状动脉分析系统和存储介质，不采用压力导丝测量，而通过图像模拟合成三维血管，解决了现有技术压力导丝的使用问题。
[0007]为实现上述目的，第一方面，一种三维血管的合成方法，包括：
[0008]获取至少两幅拍摄角度不同的冠状动脉二维造影图像的图像信息；
[0009]根据所述冠状动脉二维造影图像的图像信息获取三维血管中心线和三维血管半径；
[0010]依据所述三维血管中心线和所述三维血管半径合成三维血管。
[0011]可选地，上述的三维血管的合成方法，所述获取至少两幅拍摄角度不同的冠状动脉二维造影图像的图像信息的方法包括：
[0012]获取至少两组拍摄角度不同的冠状动脉二维造影图像组；
[0013]读取每组所述冠状动脉二维造影图像组的图像信息，包括拍摄角度和探测距离；
[0014]根据所述探测距离，分别从每组所述冠状动脉二维造影图像中选取一幅感兴趣的二维造影图像。
[0015]可选地，上述的三维血管的合成方法，所述根据所述冠状动脉二维造影图像获取三维血管中心线的方法包括：
[0016]从每幅所述感兴趣的二维造影图像中提取一条二维血管中心线；
[0017]根据每幅所述冠状动脉二维造影图像的拍摄角度和探测距离，将每条所述二维血管中心线投影到三维空间内，合成所述三维血管中心线。
[0018]可选地，上述的三维血管的合成方法，所述根据每幅所述冠状动脉二维造影图像的的拍摄角度和探测距离，将每条所述二维血管中心线投影到三维空间内，合成所述三维血管中心线的方法包括：
[0019]以心脏为坐标原点，建立三维坐标系；
[0020]获取每幅所述感兴趣的二维造影图像的左右角度α、前后角度β，以及人体与平板探测器之间的距离S，所述二维血管中心线上各点的坐标为(x，y)；
[0021]将各点(x，y)投影到三维空间内，获得一系列三维坐标点P，坐标为(x”、y”、z”)；
[0022]将放射源投影到所述三维空间内形成放射点R；
[0023]将每个所述三维坐标点P均与所述放射点R进行连线，从PR连线上获得所述三维血管中心线上的点，将所述三维血管中心线上的点依次连接获得所述三维血管中心线。
[0024]可选地，上述的三维血管的合成方法，所述将各点(x，y)投影到三维空间内，获得一系列三维坐标点P，坐标为(x”、y”、z”)的方法，包括：
[0025]将各点(x，y)绕y轴旋转获得(x
’
、y
’
、z
’
)系列点，具体公式为：
[0026][0027]将(x
’
、y
’
、z
’
)系列点绕x轴旋转获得一系列三维坐标点P，坐标为(x”、y”、z”)；
[0028][0029]可选地，上述的三维血管的合成方法，所述将将放射源投影到所述三维空间内形成放射点R的方法，包括：
[0030]获得每幅所述感兴趣的二维造影图像中人体与放射源之间的距离S
’
；
[0031]根据公式
[0032]其中，R在三维空间内的坐标为(a，b，c)。
[0033]可选地，上述的三维血管的合成方法，所述将每个所述三维坐标点P均与所述放射点R进行连线，从PR连线上获得所述三维血管中心线上的点，将所述三维血管中心线上的点依次连接获得所述三维血管中心线的方法，包括：
[0034]将从同一幅所述感兴趣的二维造影图像中获得的一系列三维坐标点P和放射点R对应连接，获得多条PR直线；
[0035]获取所述血管的同一位置的两条PR直线之间的最小距离的点，分别为A点和B点；
[0036]将所述A点与所述B点连线，获取所述AB线段的中点作为所述三维血管的中心线上的点；
[0037]将获得的一系列的所述三维血管的中心线上的点依次连接，获得所述三维血管中心线。
[0038]可选地，上述的三维血管的合成方法，所述根据所述冠状动脉二维造影图像获取血管中心线和三维血管半径的方法包括：
[0039]根据所述二维血管中心线获取二维血管轮廓线；
[0040]根据所述二维血管轮廓线获取每幅所述感兴趣的二维造影图像中的二维血管半径；
[0041]根据所述二维血管半径获取所述三维血管半径。
[0042]可选地，上述的三维血管的合成方法，所述根据所述二维血管半径获取所述三维血管半径的方法包括：
[0043][0044]其中，R表示三维血管半径，r1、r2、r
n
分别表示第一幅、第二幅、第n幅感兴趣的二维造影图像的二维血管半径。
[0045]可选地，上述的三维血管的合成方法，所述分别从每幅所述冠状动脉二维造影图像中提取一条二维血管中心线的方法包括：
[0046]读取冠状动脉二维造影图像；
[0047]获取感兴趣的血管段；
[0048]拾取所述感兴趣的血管段的起始点、种子点和结束点；
[0049]分别对起始点、种子点、结束点的相邻两点间的二维造影图像进行分割，得到至少两个局部血管区域图；
[0050]从每个所述局部血管区域图中提取至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维血管的合成方法，其特征在于，包括：获取至少两幅拍摄角度不同的冠状动脉二维造影图像的图像信息；根据所述冠状动脉二维造影图像的图像信息获取三维血管中心线和三维血管半径；依据所述三维血管中心线和所述三维血管半径合成三维血管。2.根据权利要求1所述的三维血管的合成方法，其特征在于，所述获取至少两幅拍摄角度不同的冠状动脉二维造影图像的图像信息的方法包括：获取至少两组拍摄角度不同的冠状动脉二维造影图像组；读取每组所述冠状动脉二维造影图像组的图像信息，包括拍摄角度和探测距离；根据所述探测距离，分别从每组所述冠状动脉二维造影图像中选取一幅感兴趣的二维造影图像。3.根据权利要求2所述的三维血管的合成方法，其特征在于，所述根据所述冠状动脉二维造影图像获取三维血管中心线的方法包括：从每幅所述感兴趣的二维造影图像中提取一条二维血管中心线；根据每幅所述冠状动脉二维造影图像的拍摄角度和探测距离，将每条所述二维血管中心线投影到三维空间内，合成所述三维血管中心线。4.根据权利要求3所述的三维血管的合成方法，其特征在于，所述根据每幅所述冠状动脉二维造影图像的的拍摄角度和探测距离，将每条所述二维血管中心线投影到三维空间内，合成所述三维血管中心线的方法包括：以心脏为坐标原点，建立三维坐标系；获取每幅所述感兴趣的二维造影图像的左右角度α、前后角度β，以及人体与平板探测器之间的距离S，所述二维血管中心线上各点的坐标为(x，y)；将各点(x，y)投影到三维空间内，获得一系列三维坐标点P，坐标为(x”、y”、z”)；将放射源投影到所述三维空间内形成放射点R；将每个所述三维坐标点P均与所述放射点R进行连线，从PR连线上获得所述三维血管中心线上的点，将所述三维血管中心线上的点依次连接获得所述三维血管中心线。5.根据权利要求4所述的三维血管的合成方法，其特征在于，所述将各点(x，y)投影到三维空间内，获得一系列三维坐标点P，坐标为(x”、y”、z”)的方法，包括：将各点(x，y)绕y轴旋转获得(x
’
、y
’
、z
’
)系列点，具体公式为：将(x
’
、y
’
、z
’
)系列点绕x轴旋转获得一系列三维坐标点P，坐标为(x”、y”、z”)；6.根据权利要求5所述的三维血管的合成方法，其特征在于，所述将将放射源投影到所述三维空间内形成放射点R的方法，包括：获得每幅所述感兴趣的二维造影图像中人体与放射源之间的距离S
’
；
根据公式其中，R在三维空间内的坐标为(a，b，c)。7.根据权利要求6所述的三维血管的合成方法，其特征在于，所述将每个所述三维坐标点P均与所述放射点R进行连线，从PR连线上获得所述三维血管中心线上的点，将所述三维血管中心线上的点依次连接获得所述三维血管中心线的方法，包括：将从同一幅所述感兴趣的二维造影图像中获得的一系列三维坐标点P和放射点R对应连接，获得多条PR直线；获取所述血管的同一位置的两条PR直线之间的最小距离的点，分别为A点和B点；将所述A点与所述B点连线，获取所述AB线段的中点作为所述三维血管的中心线上的点；将获得的一系列的所述三维血管的中心线上的点依次连接，获得所述三维血管中心线。8.根据权利要求3所述的三维血管的合成方法，其特征在于，所述根据所述冠状动脉二维造影图像获取血管中心线和三维血管半径的方法包括：根据所述二维血管中心线获取二维血管轮廓线；根据所述二维血管轮廓线获取每幅所述感兴趣的二维造影图像中的二维血管半径；根据所述二维血管半径获取所述三维血管半径。9.根据权利要求8所述的三维血管的合成方法，其特征在于，所述根据所述二维血管半径获取所述三维血管半径的方法包括：其中，R表示三维血管半径，r1、r2、r
n
分别表示第一幅、第二幅、第n幅感兴趣的二维造影图像的二维血管半径。10.根据权利要求3所述的三维血管的合成方法，其特征在于，所述分别从每幅所述冠状动脉二维造影图像中提取一条二维血管中心线的方法包括：读取冠状动脉二维造影图像；获取感兴趣的血管段；拾取所述感兴趣的血管段的起始点、种子点和结束点；分别对起始点、种子点、结束点的相邻两点间的二维造影图像进行分割，得到至少两个局部血管区域图；从每个所述局部血管区域图中提取至少一条血管局部路径线；将每个所述局部血管区域图上相对应的血管局部路径线连接，获得至少一条所述血管路径线；选取一条所述血管路径线作为所述二维血管中心线。11.根据权利要求10所述的三维血管的合成方法，其特征在于，所述从每个所述局部血管区域图上提取至少一条血管局部路径线的方法包括：对所述局部血管区域图做图像增强处理，得到对比强烈的粗略血管图；
对所述粗略血管图做网格划分，沿着所述起始点至所述结束点方向，提取至少一条血管局部路径线。12.根据权利要求11所述的三维血管的合成方法，其特征在于，所述对所述局部血管区域图做图像增强处理，得到对比强烈的粗略血管图的方法，包括：在每幅所述局部血管区域图中，以所述感兴趣的血管段作为前景，其他区域作为背景，强化所述前景，弱化所述背景，得到对比强烈的所述粗略血管图。13.根据权利要求12所述的三维血管的合成方法，其特征在于，所述对所述粗略血管图做网格划分，沿着所述起始点至所述结束点方向，提取至少一条血管局部路径线的方法包括：对所述粗略血管图进行网格划分；沿着所述起始点至所述结束点的血管延伸方向，搜索所述起始点与周边n个网格上的交叉点的最短时间路径作为第二个点，搜索所述第二个点与周边n个网格上的交叉点的最短时间路径作为第三个点，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王之元，刘广志，王鹏，徐磊，
申请(专利权)人：苏州润迈德医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：