冠状动脉的三维建模制造技术

一种用于产生血管的三维图像的方法。沿着血管的中心线的第一估计放置第一组种子点。在通过种子点的平面中围绕种子点中的第一种子点构造环图。该图包括多个节点和连接这些节点的边缘。在以种子点为中心的多个同心圆的每一个圆周周围等间隔地布置所述节点。该方法正交于环图的边缘应用滤波，例如多尺度均值移位亮度检测，以便由此估计血管的边界。确定所估计的边界的新中心，以便由此生成新种子点。使用新种子点重复所述方法，以便由此生成平面中的血管的最终边界。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及冠状动脉的三维(3D)建模.
技术介绍
如在本领域中公知的，由于困像采集设备的技术进步、例如多探 测器CT的引入，冠状动脉病理的无创诊断成为现实.尽管这些进步的 确显著提高了图像质量，但这种病理的诊断仍然需要高级的分割、量 化和可视化算法.冠状动脉的精确分割是困难的问题.具体而言，冠 状动脉的物理尺寸相当小，即它们的橫截面常常占据几个像素，因而， 它们与其他血管相比对噪声和部分体积效应要敏感得多.血管的亮度 沿着血管、特别是在较细的分支处显著减小。附近的亮结构的存在为 分割和可视化算法引入附加困难.在CE-CTA/MRA中针对血管的分割已经提出了许多血管分割算 法，例如S.Aylward和E. B. E所著的Initialization, noise， singularities, and scale in height—ridge traversal for tubular object centerline extraction (IEEE Trans, on Medical Imaging, 21 (2): 61-75， 2002年)；K-Krissian、 G-Malandain、 N.Ayache、 R.Vaillant 和 Y.Trousset 所著的 Model based multisbale detection of 3d vessels (IEEE Conf. CVPR，笫722-727 页，1998年)；K.Siddiqi和A. Vasilevskiy所著的3d flux maximizing flows (International Workshop on Energy Minimizing Methods In Computer Vision, 2001年)j D, Nain、 A. Yezzi和G. Turk 所著的Vessel segmentation using a shape driven flow (MICCAI， 2004年)；和O.Wink、 W.J.Niessen和M. A. Viergever所著的 Multiscale vessel tracking (IEEE Trans, on Medical imaging, 23 (1) : 130-133， 2004年).然而，相对较少的分割算法特别关注于 冠状动脉(参见C. Florin、 R. Moreau-Gobard和J.Williams所著的Automatic heart peripheral vessels segmentation based on a normal mip ray casting technique (MICCAI，笫483-490页，2004 年)和Y. Yang、 A, Tannenbaum和D- Giddens所著的Knowledge-based 3d segmentation and reconstruction of coronary arteries using CT images (Int.Conf.of the IEEE EMBS，第1664-1666页，2004 年)).通常，大多数分割算法产生二元血管闺.由于冠状血管在尺寸上 很小，因此即使在精确的离散分割结果的情况下根据这样的困量化病 理也容易出错.因而，为了精确量化，需要附加的子体素表面建模. 通常，直接根据原始数据确定这样的血管模型在计算上有挑战并且稳 健性需要重大的工程计划.尽管冠状橫截面边界的精确检测在狭窄量化中是决定性的，但是 这样的边界也可以被用于构造冠状动脉的3D几何模型.近来，Tek等 人(H. Tek、 A. Ayvaci和D. Comaniciu所著的Multi-scale vessel boundary detection, Workshop of CVBIA，笫388-398页，2005年)提出了 一种基于多尺度模型的用于非常精确地检测血管边界的方 法。(序列号为No. 11/399， 164的美国专利申请，申请日为2006年4 月6曰，专利技术名称为"Method and apparatus for detecting vessel boundaries (检测血管边界的方法和装置)"，专利技术人为HuseyinTek、 Alper Ayvaci和Dorin Co叫niciu，该申请作为2006年11月23曰 公开的美国专利公开2006/262988被公开，受让人与本专利申请的受 让人相同，该申请的主题被结合于此以作参考).如在本领域中也是公知的，最小平均环算法已被用于血管横截面 边界检测.近来，Jerymin和Isikawa (参见I. Jermyn和H. Ishikawa 所著的 Globally optimal regions and boundaries as minimum ratio cycles (IEEE Trans. PAMI， 23 (10) : 1075-1088， 2001年) 将该方法用于有向困以进行困像分割.在最小平均环算法背后的主要 思想是在图中找到环(轮廊)，使得其平均成本是最小的.环的平均 成本简单地是该环的所有边缘权重之和除以其长度，该环的边缘数 目。在数学上，令G-(V,E)为具有n个顶点(V)和m个加权边缘(E)的 图.G的环C是这样一条路径，使得它由边缘的子集组成并且其第一节 点是最后一个节点.环的总成本和长度分别是该环的边缘的权重之和w(C)和长度之和lCl.最小平均环算法使环的总成本除以其长度w(C)/lCl最小化.有几 种用于实施最小平均环算法的算法.为了计算效率、即0(m)和精度， 一种这样的算法被称为Howard算法，该算法在J. Cochet-Terrasson、 G.Cohen、 S.Gaubert、 M. M. Gettrick和J.P.Quadrat 的论文Numerical computation of spectral elements in max—plus algebra (Conf. on System Structure and Control, 1998年)中 被描述，
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种用于产生血管的三维困像的方法.所述 方法包括沿着血管的中心线的第一估计放置第一组种子点.围绕种子 点中的第一种子点构造环困，上述困位于通过种子点中的上述第一种 子点的平面中并且上述平面垂直于中心线的笫一估计.所述困包括多 个节点和连接这些节点的边缘.所述方法正交于环困的边缘应用滤 波，以便由此估计垂直于中心线的第一估计的平面中的图像梯度.通 过使用作用于环图的最小平均环优化算法来检测血管边界，其中图的 边缘的权重(值)被选择为由滤波获得的图像梯度的倒数.确定所估 计的边界的新中心，以便由此生成新种子点.使用新种子点重复所述 方法，以便由此生成平面中的血管的最终边界，当新生成的种子点基 本上保持被固定在适当的位置时建立上述最终边界.针对第一组种子 点中的每一个种子点重复所述方法.根据最终边界产生血管的表面.在一个实施例中，所述方法正交于环图的边缘应用多尺度均值移 位，以便由此估计垂直于中心线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生血管的三维图像的方法，包括：（ａ）沿着血管的中心线的第一估计放置第一组种子点；（ｂ）围绕种子点中的第一种子点构造环图，上述图位于通过种子点中的上述第一种子点的平面中并且上述平面垂直于中心线的第一估计，上述图包括多个边缘；（ｃ）正交于该环图的边缘应用滤波，以便由此估计上述垂直于中心线的第一估计的平面中的图像梯度；（ｄ）通过使用作用于该环图的最小平均环优化算法来检测血管边界，其中该图的边缘的权重（值）被选择为由滤波获得的图像梯度的倒数；（ｅ）确定所估计的边界的新中心，以便由此生成新种子点；（ｆ）使用新种子点重复（ｂ）－（ｅ），以便由此生成上述平面中的血管的最终边界，当新生成的种子点基本上保持被固定在适当的位置时建立上述最终边界；（ｇ）针对第一组种子点中的每一个种子点重复（ｂ）－（ｆ）；以及（ｈ）根据最终边界产生血管的表面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：MA古尔森，H德，
申请(专利权)人：美国西门子医疗解决公司，
类型：发明
国别省市：US[]