一种TAVI术前关键目标的自动定位装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种TAVI术前关键目标的自动定位装置及方法，涉及医学图像处理技术领域。装置包括：获取心脏CTA数据的数据采集模块；从心脏CTA数据中提取进行关键目标定位所需数据的数据提取模块；定位出TAVI术前所需的关键目标并输出定位结果的关键目标定位模块。方法包括：获取心脏CTA数据；分割主动脉和冠脉；定位左右冠脉开口位置以及确定主动脉中心线；对中心线上的点进行采样获得中心线上分别以各采样点为中心带有分割结果的横截面，各横截面的法线对应采样点的切线；从带有分割结果的各主动脉横截面上确定主动脉的分割平面，获得一系列主动脉平面；从主动脉平面中定位主动脉窦管连接处平面、主动脉瓣环平面、升主动脉平面和主动脉窦环平面。平面和主动脉窦环平面。平面和主动脉窦环平面。

【技术实现步骤摘要】
一种TAVI术前关键目标的自动定位装置及方法


[0001]本专利技术涉及医学图像处理
，具体涉及一种TAVI术前关键目标的自动定位装置及方法。

技术介绍

[0002]随着我国社会老龄化的发展趋势，老年瓣膜退行性病变发病率不断增加，其中主动脉瓣狭窄已逐渐成为这一人群最常见的瓣膜性心脏病。对严重主动脉瓣狭窄患者来说，经导管主动脉瓣植入术(Transcatheter Aortic Valve Implantation，TAVI)是一种有效的治疗手段。TAVI最早开始于2002年，最新研究表明，对严重主动脉瓣狭窄患者，TAVI与药物治疗相比可降低病死率46％，并显著提高患者的生活质量。
[0003]在TAVI术前，外科需要测量一些关键的参数来进行手术规划并匹配适合的人工瓣环。例如冠脉开口与瓣环平面之间的距离是选择是否进行TAVI治疗的关键参数，因为距离短会增加瓣膜展开后阻塞冠脉循环的风险；以及主动脉瓣环平面及其相关平面的直径测量是选择合适人工瓣膜的重要参数。然而进行TAVI术前的参数测量，必须首先定位主动脉瓣参数相关的关键目标。根据2019年国际心血管CT协会发表的TAVI专家共识指南，关键目标手动定位过程复杂，耗时耗力，且存在人工操作误差。目前，CT影像后处理领域已经开发了TAVI术前关键目标定位和参数测量平台，通过借助主动脉瓣三维信息来提高主动脉瓣环等各关键目标的定位准确性，初步临床试用展示出了较传统手动定位的优势。但是这些后处理目标定位平台都是半自动定位方法，仍需要一定的人工交互，如需要用户通过旋转十字定位线来定位关键平面，或者需要用户手动勾画平面上的关键目标等。到目前为止，还没有文献给出从心脏CTA图像中进行TAVI术前无任何人工交互的全自动的多个关键目标定位装置及方法。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提供一种TAVI术前关键目标的自动定位装置及方法，该方法无需任何人工交互，可以直接在心脏CTA图像上快速准确地定位左右冠脉开口位置、主动脉瓣环平面、主动脉窦环平面、窦管连接处平面以及升主动脉平面，辅助临床工作者进行TAVI术前的手术规划制定和人工瓣膜的选择。
[0005]本专利技术的技术方案为：
[0006]本专利技术第一方面提供一种TAVI术前关键目标的自动定位装置，该装置包括：
[0007]数据采集模块，用于获取至少具备升主动脉结构和主动脉根部结构的心脏CTA数据，并将获取的心脏CTA数据发送给数据提取模块；
[0008]数据提取模块，用于从心脏CTA数据中提取进行关键目标定位所需的数据，包括主动脉、冠脉、中心线和主动脉平面，并将所提取的数据信息发送给关键目标定位模块；
[0009]关键目标定位模块，用于根据从数据提取模块接收的数据信息，定位出TAVI术前所需的关键目标并输出定位结果，所述关键目标包括左右冠脉开口位置、主动脉瓣环平面、
主动脉窦环平面、窦管连接处平面和升主动脉平面。
[0010]进一步地，根据所述的TAVI术前关键目标的自动定位装置，所述数据提取模块进一步包括：
[0011]主动脉提取模块，用于提取完整的主动脉，获得主动脉分割结果，并将分割结果发送给中心线提取模块和主动脉平面提取模块；
[0012]冠脉提取模块，用于提取冠脉，包括冠脉与主动脉相接处的冠脉组织，获得冠脉分割结果，并将分割结果发送到关键目标定位模块；
[0013]中心线提取模块，用于根据从主动脉提取模块中获得的主动脉分割结果，提取主动脉的中心线，并将中心线提取结果发送给主动脉平面提取模块；
[0014]主动脉平面提取模块，用于首先根据从中心线提取模块中获得的主动脉中心线和从主动脉提取模块中获得的主动脉分割结果，提取带有分割结果的一系列横截面，各横截面的中心点分别对应中心线上的点，各横截面的法线分别对应中心线上点的切线；然后从带有分割结果的每个主动脉横截面上确定出主动脉的分割平面，获得一系列主动脉平面；提取完主动脉平面后，把提取结果发送给关键目标定位模块。
[0015]进一步地，根据所述的TAVI术前关键目标的自动定位装置，所述关键目标定位模块进一步包括：
[0016]左右冠脉开口位置定位模块，用于根据数据提取模块中输出的主动脉分割结果和冠脉分割结果，确定左右冠脉开口处最上端点和最下端点，从而定位左右冠脉开口位置，并输出最后的定位结果；
[0017]主动脉窦管连接处平面定位模块，用于根据左右冠脉开口位置定位模块输出的冠脉开口处的最上端点和数据提取模块中输出的主动脉平面，定位主动脉窦管连接处平面，并输出定位结果；
[0018]升主动脉平面定位模块，用于根据主动脉窦管连接处平面定位模块输出的主动脉窦管连接处平面和数据提取模块中输出的主动脉平面，定位升主动脉平面，并输出定位结果；
[0019]主动脉瓣环平面定位模块，用于根据左右冠脉开口位置定位模块输出的冠脉开口处的最下端点和数据提取模块中输出的主动脉平面，定位主动脉瓣环平面，并输出定位结果；
[0020]主动脉窦环平面定位模块，用于根据左右冠脉开口位置定位模块输出的冠脉开口处的最下端点、主动脉瓣环平面定位模块输出的主动脉瓣环平面和数据提取模块中输出的主动脉平面，定位主动脉窦环平面，并输出定位结果。
[0021]本专利技术第二方面提供一种TAVI术前关键目标的自动定位方法，该方法包括如下步骤：
[0022]步骤1：获取至少具备升主动脉结构和主动脉根部结构的心脏CTA数据；
[0023]步骤2：分割主动脉和冠脉；
[0024]步骤3：根据主动脉和冠脉的分割结果，定位左右冠脉开口位置以及确定主动脉中心线；
[0025]步骤4：对中心线上的点进行采样，并获得中心线上分别以各采样点为中心带有分割结果的横截面，各横截面的法线就是中心线上对应采样点的切线，所述中心线上各采样
点的横截面构成一系列主动脉的横截面；
[0026]步骤5：从带有分割结果的每个主动脉横截面上确定主动脉的分割平面，并将所述主动脉的分割平面简称为主动脉平面，这样获得一系列主动脉平面；
[0027]步骤6：从所述一系列主动脉平面中，定位主动脉窦管连接处平面和主动脉瓣环平面；根据主动脉窦管连接处平面的位置，从所述一系列主动脉平面中定位升主动脉平面；根据主动脉瓣环平面、冠脉开口处位置信息以及主动脉窦的结构特征信息，从所述一系列主动脉平面中定位主动脉窦环平面。
[0028]进一步地，根据所述的TAVI术前关键目标的自动定位方法，所述定位主动脉窦管连接处平面的方法为：首先把左右冠脉开口处的最上端点分别投影到中心线上，获得中心线上两个投影点；然后取距离最靠近人体头部方向的投影点最近的采样点所对应的主动脉平面作为起始平面；再然后对于从起始平面开始沿着中心线往上朝着人体头部方向的一系列主动脉平面，计算各主动脉平面的最大直径，直到计算完与起始平面达到预设距离Nmm处的主动脉平面截止；又然后，按照从起始平面开始沿着中心线往上的主动脉平面的顺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TAVI术前关键目标的自动定位装置，其特征在于，该装置包括：数据采集模块，用于获取至少具备升主动脉结构和主动脉根部结构的心脏CTA数据，并将获取的心脏CTA数据发送给数据提取模块；数据提取模块，用于从心脏CTA数据中提取进行关键目标定位所需的数据，包括主动脉、冠脉、中心线和主动脉平面，并将所提取的数据信息发送给关键目标定位模块；关键目标定位模块，用于根据从数据提取模块接收的数据信息，定位出TAVI术前所需的关键目标并输出定位结果，所述关键目标包括左右冠脉开口位置、主动脉瓣环平面、主动脉窦环平面、窦管连接处平面和升主动脉平面。2.根据权利要求1所述的TAVI术前关键目标的自动定位装置，其特征在于，所述数据提取模块进一步包括：主动脉提取模块，用于提取完整的主动脉，获得主动脉分割结果，并将分割结果发送给中心线提取模块和主动脉平面提取模块；冠脉提取模块，用于提取冠脉，包括冠脉与主动脉相接处的冠脉组织，获得冠脉分割结果，并将分割结果发送到关键目标定位模块；中心线提取模块，用于根据从主动脉提取模块中获得的主动脉分割结果，提取主动脉的中心线，并将中心线提取结果发送给主动脉平面提取模块；主动脉平面提取模块，用于首先根据从中心线提取模块中获得的主动脉中心线和从主动脉提取模块中获得的主动脉分割结果，提取带有分割结果的一系列横截面，各横截面的中心点分别对应中心线上的点，各横截面的法线分别对应中心线上点的切线；然后从带有分割结果的每个主动脉横截面上确定出主动脉的分割平面，获得一系列主动脉平面；提取完主动脉平面后，把提取结果发送给关键目标定位模块。3.根据权利要求1所述的TAVI术前关键目标的自动定位装置，其特征在于，所述关键目标定位模块进一步包括：左右冠脉开口位置定位模块，用于根据数据提取模块中输出的主动脉分割结果和冠脉分割结果，确定左右冠脉开口处最上端点和最下端点，从而定位左右冠脉开口位置，并输出最后的定位结果；主动脉窦管连接处平面定位模块，用于根据左右冠脉开口位置定位模块输出的冠脉开口处的最上端点和数据提取模块中输出的主动脉平面，定位主动脉窦管连接处平面，并输出定位结果；升主动脉平面定位模块，用于根据主动脉窦管连接处平面定位模块输出的主动脉窦管连接处平面和数据提取模块中输出的主动脉平面，定位升主动脉平面，并输出定位结果；主动脉瓣环平面定位模块，用于根据左右冠脉开口位置定位模块输出的冠脉开口处的最下端点和数据提取模块中输出的主动脉平面，定位主动脉瓣环平面，并输出定位结果；主动脉窦环平面定位模块，用于根据左右冠脉开口位置定位模块输出的冠脉开口处的最下端点、主动脉瓣环平面定位模块输出的主动脉瓣环平面和数据提取模块中输出的主动脉平面，定位主动脉窦环平面，并输出定位结果。4.一种TAVI术前关键目标的自动定位方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1：获取至少具备升主动脉结构和主动脉根部结构的心脏CTA数据；步骤2：分割主动脉和冠脉；
步骤3：根据主动脉和冠脉的分割结果，定位左右冠脉开口位置以及确定主动脉中心线；步骤4：对中心线上的点进行采样，并获得中心线上分别以各采样点为中心带有分割结果的横截面，各横截面的法线就是中心线上对应采样点的切线，所述中心线上各采样点的横截面构成一系列主动脉的横截面；步骤5：从带有分割结果的每个主动脉横截面上确定主动脉的分割平面，并将所述主动脉的分割平面简称为主动脉平面，这样获得一系列主动脉平面；步骤6：从所述一系列主动脉平面中，定位主动脉窦管连接处平面和主动脉瓣环平面；根据主动脉窦管连接处平面的位置，从所述一系列主动脉平面中定位升主动脉平面；根据主动脉瓣环平面、冠脉开口处位置信息以及主动脉窦的结构特征信息，从所述一系列主动脉平面中定位主动脉窦环平面。5.根据权利要求4所述的TAVI术前关键目标的自动定位方法，其特征在于，所述定位主动脉窦管连接处...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金柱，黄艳，马春燕，孙奇，袁玉亮，李洪赫，瞿明军，冯朝路，
申请(专利权)人：中国医科大学附属第一医院，
类型：发明
国别省市：