一种基于血管分支配准的冠状动脉三维重建方法及系统技术方案

本发明专利技术属于三维建模领域，提供了一种基于血管分支配准的冠状动脉三维重建方法及系统。其中，基于血管分支配准的冠状动脉三维重建方法包括将血管内超声图像中的分叉血管和正常血管分类并分别进行内外膜分割；提取冠状动脉造影图像中的三维中心线；定位血管分支并自动匹配冠状动脉造影图像的关键点；根据所述冠状动脉造影图像的关键点将分割后的血管内超声内外膜图像配准到冠状动脉造影的三维中心线上，进行冠状动脉的三维重建。其利用血管分支自动匹配的方法对冠状动脉造影图像与血管内超声图像进行融合并三维重建，在提高速度和精准度的前提下，更有助于医生的直观判断，对于疾病的辅助诊断有着重大意义。疾病的辅助诊断有着重大意义。疾病的辅助诊断有着重大意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于血管分支配准的冠状动脉三维重建方法及系统


[0001]本专利技术属于三维建模领域，尤其涉及一种基于血管分支配准的冠状动脉三维重建方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]冠心病(CHD)是严重危害世界及国人健康的重大疾病。目前患者如果被诊断为CHD，冠状动脉造影(CAG)和血管内超声(IVUS)是最常用于诊断和治疗CHD的方式。其中，CAG作为目前冠心病诊断的“金标准”，可以明确冠状动脉有无狭窄、狭窄的部位及程度等，IVUS是利用心导管将超声探头导入血管腔内进行探测，可以得到血管的腔面积、壁厚和血管的斑块等微细解剖信息。但是CAG无法提供血管壁的结构信息和病变程度。由于目前导管技术的限制，IVUS超声导管还不能顺利通过严重病变的部位，通过IVUS也无法获得病变所在冠状动脉的空间位置。融合CAG与IVUS的信息，将两种成像方式的优点结合起来将大大提高冠心病的诊断和治疗的效率。基于CAG与IVUS的三维血管重建可以对各种心血管疾病的组织表征进行准确的评估和诊断，从而获得最佳的治疗选择。这种三维重建的方式可以监测和研究动脉粥样硬化斑块的动态发展和进展，从而最小化或省略血管造影在临床治疗期间用于临床中导航和手术，减少手术时间和造影剂的使用。
[0004]目前的血管内超声图像三维重建方法只依赖于IVUS信息，并未融合CAG信息，无法获得病变所在冠状动脉的空间位置；而且有的冠状动脉三维重建方法虽然将CAG与IVUS融合进行三维重建，但是融合时并未参考血管分支信息，需要人工手动的去确定起始点。专利技术人发现，在临床中，很多病人都是先做的IVUS后来又做的CAG，或者先做的CAG又做的动脉造影，无法确定IVUS的基准点与CAG的是否一致，对两者之间的配准造成很大的困难。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题，本专利技术提供一种基于血管分支配准的冠状动脉三维重建方法及系统，其利用血管分支自动匹配的方法对CAG与IVUS图像进行融合并三维重建，在提高速度和精准度的前提下，更有助于医生的直观判断，对于疾病的辅助诊断有着重大意义。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术的第一个方面提供一种基于血管分支配准的冠状动脉三维重建方法，其包括：
[0008]将血管内超声图像中的分叉血管和正常血管分类并分别进行内外膜分割；提取冠状动脉造影图像中的三维中心线；
[0009]定位血管分支并自动匹配冠状动脉造影图像的关键点；
[0010]根据所述冠状动脉造影图像的关键点将分割后的血管内超声内外膜图像配准到
冠状动脉造影的三维中心线上，进行冠状动脉的三维重建。
[0011]本专利技术的第二个方面提供一种基于血管分支配准的冠状动脉三维重建系统，其包括：
[0012]图像处理模块，其用于将血管内超声图像中的分叉血管和正常血管分类并分别进行内外膜分割；提取冠状动脉造影图像中的三维中心线；
[0013]关键点自动配准模块，其用于定位血管分支并自动匹配冠状动脉造影图像的关键点；
[0014]三维重建模块，其用于根据所述冠状动脉造影图像的关键点将分割后的血管内超声内外膜图像配准到冠状动脉造影的三维中心线上，进行冠状动脉的三维重建。
[0015]本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
[0016]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的基于血管分支配准的冠状动脉三维重建方法中的步骤。
[0017]本专利技术的第四个方面提供一种计算机设备。
[0018]一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的基于血管分支配准的冠状动脉三维重建方法中的步骤。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020]首先将IVUS(血管内超声)图像中内分叉血管和正常血管进行分类，然后分别对其进行分割，对CAG(冠状动脉造影)图像进行中心线提取，根据得到的血管的分支情况，将IVUS图像与CAG图像的中心线配准，利用血管分支自动匹配的方法对CAG图像与IVUS图像进行融合并三维重建，在提高速度和精准度的前提下，更有助于医生的直观判断，对于疾病的辅助诊断有着重大意义。
[0021]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0022]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0023]图1是本专利技术实施例的基于血管分支配准的冠状动脉三维重建方法流程图；
[0024]图2是本专利技术实施例的基于多任务网络的IVUS分类与分割框架图；
[0025]图3是本专利技术实施例的关键点自动配准的方法流程图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0027]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0028]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式
也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0029]实施例一
[0030]参照图1，本实施例的基于血管分支配准的冠状动脉三维重建方法，其包括：
[0031]S101：将血管内超声图像中的分叉血管和正常血管分类并分别进行内外膜分割；提取冠状动脉造影图像中的三维中心线。
[0032]在具体实施中，采集血管内超声图像和冠状动脉造影图像之后，对血管内超声图像和冠状动脉造影图像分别进行相应处理。
[0033]在本实施例中，通过多任务深度网络对血管内超声图像进行分类和分割。
[0034]如图2所示，本实施例的主要有两个功能，一个是对IVUS图像的分支血管和正常血管进行分类，并输出分支血管所在的帧数以及连续总帧数；一个是对分支血管和正常血管的内外膜进行分割，并输出分割结果。此外，两个功能互相约束，以提高分类和分割的精度。
[0035]在具体实施中，在提取冠状动脉造影图像中的三维中心线的过程中，首先提取冠状动脉造影图像中的二维中心线，再根据两个冠状动脉造影平面提取三维中心线。
[0036]此处需要说明的是，提取冠状动脉造影图像中的二维中心线的方法包括但不限于基于跟踪方法或动态规划方法。
[0037]具体地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于血管分支配准的冠状动脉三维重建方法，其特征在于，包括：将血管内超声图像中的分叉血管和正常血管分类并分别进行内外膜分割；提取冠状动脉造影图像中的三维中心线；定位血管分支并自动匹配冠状动脉造影图像的关键点；根据所述冠状动脉造影图像的关键点将分割后的血管内超声内外膜图像配准到冠状动脉造影的三维中心线上，进行冠状动脉的三维重建。2.如权利要求1所述的基于血管分支配准的冠状动脉三维重建方法，其特征在于，通过多任务深度网络对血管内超声图像进行分类和分割。3.如权利要求1所述的基于血管分支配准的冠状动脉三维重建方法，其特征在于，在提取冠状动脉造影图像中的三维中心线的过程中，首先提取冠状动脉造影图像中的二维中心线，再根据两个冠状动脉造影平面提取三维中心线。4.如权利要求3所述的基于血管分支配准的冠状动脉三维重建方法，其特征在于，基于跟踪方法或动态规划方法提取冠状动脉造影图像中的二维中心线。5.如权利要求1所述的基于血管分支配准的冠状动脉三维重建方法，其特征在于，在冠状动脉的三维重建的过程中，根据冠状动脉造影图像的三维中心线和分割好的血管内超声图像序列进行定位定向分析，从而完成冠状动脉造影图像和血管内超声图像的融合而获得冠状动脉血管模型。6.如权利要求1所述的基于血管分支配准的冠状动脉三维重建方法，其特征在于，在将分割后的血管内超声内外膜图像配准到冠状动脉造影的三维中心线上的过程中，根据血管内超声图像的分类和分割得到的血管分支信息，然后将第一个分支的长度信息，与冠状动脉造影图像中的各个分支长度进...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹艳坤，张鹏飞，刘治，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：