一种模拟化三维颅内血管狭窄分析模型的建立方法技术

本发明专利技术公开了一种模拟化三维颅内血管狭窄分析模型的建立方法，包括：获取颅内血管部位的亮血图像组和增强黑血图像组；将每个亮血图像和对应的增强黑血图像作为一个图像对，对每个图像对进行预处理得到该图像对的第一亮血图像和第一黑血图像；针对每个第一亮血图像以对应的第一黑血图像为基准，利用基于高斯分布抽样的互信息和图像金字塔的配准方法进行图像配准，得到配准后亮血图像组；利用配准后亮血图像组建立颅内血管模拟三维模型；针对颅内血管模拟三维模型中的每一段血管，得到表征该段血管狭窄程度的目标参数的数值；利用各段血管的目标参数的数值对颅内血管模拟三维模型进行标记，得到模拟化三维颅内血管狭窄分析模型。模型。模型。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟化三维颅内血管狭窄分析模型的建立方法


[0001]本专利技术属于图像处理领域，具体涉及一种模拟化三维颅内血管狭窄分析模型的建立方法。

技术介绍

[0002]医学数据显示，中国是全球颅内动脉狭窄的高发区，33％～50％的脑卒中和50％以上的短暂缺血性脑卒中(TIA)存在症状性颅内动脉粥样硬化性狭窄(slCAS)。
[0003]目前临床上对于颅内血管病变程度与血管狭窄化程度的评估，通常使用基于管腔成像的方法，如数字减影血管造影术(Digital Subtraction Angiography,DSA)、CT血管成像(Computed Tomography Angiography,CTA)、磁共振血管成像(Magnetic Resonance Angiography,MRA)以及高分辨率磁共振血管成像(High
‑
Resolution Magnetic Resonance Angiography,HRMRA)等。颅内动脉血管与颈动脉和椎动脉相连，在脑底部形成环状结构，结构形态特殊，走形曲折，且管壁厚度极薄。通过磁共振血管成像技术，能够清晰地描绘出颅内动脉血管的路径。
[0004]其中，磁共振血管成像技术(MRA或HRMRA)作为一种对患者无创的成像方法，可以清晰地检测到颅内血管壁结构并进行分析，扫描得到的磁共振图像对于软组织的分辨率高，没有骨伪影，图像质量好，且能够使用多种序列扫描得到具有不同成像特点的组织结构，在颅内血管的显示上具有明显的优越性。
[0005]但从上述磁共振图像中，无法直观、快速得到关于颅内血管狭窄程度的分析数据，不利于临床上对颅内血管病灶区域的定位分析。

技术实现思路

[0006]为了在临床上直观、快速地得到关于颅内血管狭窄程度的分析数据。本专利技术实施例提供了一种模拟化三维颅内血管狭窄分析模型的建立方法。包括：
[0007]获取颅内血管部位的亮血图像组和增强黑血图像组；其中，所述亮血图像组和所述增强黑血图像组分别包括K个亮血图像和K个增强黑血图像；所述亮血图像组和所述增强黑血图像组中的图像一一对应；K为大于2的自然数；
[0008]将每个亮血图像和对应的增强黑血图像作为一个图像对，对每个图像对进行预处理，得到该图像对的第一亮血图像和第一黑血图像；
[0009]针对每个第一亮血图像，以对应的第一黑血图像为基准，利用基于高斯分布抽样的互信息和图像金字塔的配准方法进行图像配准，得到包括K个配准后亮血图像的配准后亮血图像组；
[0010]利用所述配准后亮血图像组建立颅内血管模拟三维模型；
[0011]针对所述颅内血管模拟三维模型中的每一段血管，得到表征该段血管狭窄程度的目标参数的数值；
[0012]利用各段血管的所述目标参数的数值对所述颅内血管模拟三维模型进行标记，得
到模拟化三维颅内血管狭窄分析模型。
[0013]本专利技术实施例所提供的方案中，首先对磁共振血管成像技术扫描得到的亮血图像和增强黑血图像采用基于高斯分布抽样的互信息和图像金字塔的配准方法进行图像配准，可提高配准效率，使图像从低分辨率到高分辨率逐层提高配准精度。通过上述图像配准可以将亮血图像和增强黑血图像统一在相同坐标系下。其次，利用配准后亮血图像组建立颅内血管模拟三维模型。该颅内血管模拟三维模型利用颅内血液信息模拟颅内血管形态，实现了颅内血管的三维可视化。再次，针对颅内血管模拟三维模型中的每一段血管，得到表征该段血管狭窄程度的目标参数的数值；最后利用各段血管的目标参数的数值对颅内血管模拟三维模型进行标记，得到模拟化三维颅内血管狭窄分析模型。该模拟化三维颅内血管狭窄分析模型无需医生通过想象力还原血管组织结构及病症特征等，可以提供具有形象的颅内血管三维空间信息，便于直观观测，便于定位与显示狭窄的病灶区域。能够在临床上直观、快速地得到关于颅内血管狭窄程度的分析数据。
[0014]当然，实施本专利技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
[0015]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术实施例提供的一种模拟化三维颅内血管狭窄分析模型的建立方法的流程示意图；
[0018]图2为本专利技术实施例的颅内血管磁共振图像坐标变换示意图；
[0019]图3为本专利技术实施例的两种搜索策略配准对比结果；
[0020]图4为本专利技术实施例的颅内血管磁共振图像经过预配准后的结果图；
[0021]图5为本专利技术实施例的颅内血管磁共振图像的待配准区域示意图；
[0022]图6(a)为本专利技术实施例的颅内血管磁共振图像的亮血高斯金字塔和黑血高斯金字塔；图6(b)为本专利技术实施例的颅内血管磁共振图像的亮血拉普拉斯金字塔和黑血拉普拉斯金字塔；
[0023]图7为本专利技术实施例的颅内血管磁共振图像的拉普拉斯金字塔图像的配准结果；
[0024]图8为本专利技术实施例的颅内血管磁共振图像基于互信息的高斯金字塔图像配准步骤示意图；
[0025]图9为本专利技术实施例的不同迭代次数下的归一化互信息；
[0026]图10为包含互信息金字塔方法的多种配准方法的颅内血管磁共振图像的配准结果；
[0027]图11为本专利技术实施例的基于高斯分布抽样的互信息和图像金字塔的配准方法与互信息金字塔方法的颅内血管磁共振图像的配准结果；
[0028]图12为本专利技术实施例所提供的灰度线性变换及参数设置示意图；
[0029]图13为本专利技术实施例的灰度线性变换结果图；
[0030]图14为本专利技术实施例的颅内血管模拟三维模型效果图；
[0031]图15为本专利技术实施例的模拟化三维颅内血管狭窄分析模型效果图；
[0032]图16为本专利技术实施例的模拟化三维颅内血管狭窄分析模型和切面图显示效果图。
具体实施方式
[0033]为了在临床上直观、快速地得到关于颅内血管狭窄程度的分析数据。本专利技术实施例提供了一种模拟化三维颅内血管狭窄分析模型的建立方法。
[0034]需要说明的是，本专利技术实施例所提供的一种模拟化三维颅内血管狭窄分析模型的建立方法的执行主体可以为一种模拟化三维颅内血管狭窄分析模型的建立装置，该装置可以运行于电子设备中。其中，该电子设备可以为血管成像设备，或者一图像处理设备，当然并不局限于此。
[0035]如图1所示，本专利技术实施例所提供的一种模拟化三维颅内血管狭窄分析模型的建立方法，可以包括如下步骤：
[0036]S1，获取颅内血管部位的亮血图像组和增强黑血图像组；
[0037]其中，亮血图像组和增强黑血图像组分别包括K个亮血图像和K本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟化三维颅内血管狭窄分析模型的建立方法，其特征在于，包括：获取颅内血管部位的亮血图像组和增强黑血图像组；其中，所述亮血图像组和所述增强黑血图像组分别包括K个亮血图像和K个增强黑血图像；所述亮血图像组和所述增强黑血图像组中的图像一一对应；K为大于2的自然数；将每个亮血图像和对应的增强黑血图像作为一个图像对，对每个图像对进行预处理，得到该图像对的第一亮血图像和第一黑血图像；针对每个第一亮血图像，以对应的第一黑血图像为基准，利用基于高斯分布抽样的互信息和图像金字塔的配准方法进行图像配准，得到包括K个配准后亮血图像的配准后亮血图像组；利用所述配准后亮血图像组建立颅内血管模拟三维模型；针对所述颅内血管模拟三维模型中的每一段血管，得到表征该段血管狭窄程度的目标参数的数值；利用各段血管的所述目标参数的数值对所述颅内血管模拟三维模型进行标记，得到模拟化三维颅内血管狭窄分析模型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对每个图像对进行预处理，得到该图像对的第一亮血图像和第一黑血图像，包括：针对每个图像对，以所述增强黑血图像为基准，将所述亮血图像进行坐标变换和图像插值，使用基于互信息的相似性度量，并采用预定搜索策略，得到预配准后的第一亮血图像；从所述增强黑血图像中，提取与所述第一亮血图像的扫描范围相同的区域内容，形成第一黑血图像。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述针对每个第一亮血图像，以对应的第一黑血图像为基准，利用基于高斯分布抽样的互信息和图像金字塔的配准方法进行图像配准，得到包括K个配准后亮血图像的配准后亮血图像组，包括：采用高斯分布抽样选取预处理后的部分图像对作为测试图像对；对每个测试图像对中的所述第一亮血图像和所述第一黑血图像，采用基于互信息和图像金字塔的配准方法进行图像配准，得到配准后该测试图像对中所述第一亮血图像对应的旋转矩阵；获得所有测试图像对的旋转矩阵的均值；利用所述旋转矩阵的均值，对除所述测试图像对之外的、其余预处理后的图像对中的所述第一亮血图像进行坐标变换，完成图像配准，得到包括K个配准后亮血图像的配准后亮血图像组。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对每个测试图像对中的所述第一亮血图像和所述第一黑血图像，采用基于互信息和图像金字塔的配准方法进行图像配准，得到配准后该测试图像对中所述第一亮血图像对应的旋转矩阵，包括：针对每个测试图像对，基于下采样处理，由所述第一亮血图像得到亮血高斯金字塔，由所述第一黑血图像得到黑血高斯金字塔；其中，所述亮血高斯金字塔和所述黑血高斯金字塔中包括从下至上分辨率依次变小的m个图像；m为大于3的自然数；基于上采样处理，利用所述亮血高斯金字塔得到亮血拉普拉斯金字塔，利用所述黑血
高斯金字塔得到黑血拉普拉斯金字塔；其中，所述亮血拉普拉斯金字塔和所述黑血拉普拉斯金字塔中包括从下至上分辨率依次变小的m
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1个图像；对所述亮血拉普拉斯金字塔和所述黑血拉普拉斯金字塔中对应层的图像进行配准，得到配准的亮血拉普拉斯金字塔；利用所述配准的亮血拉普拉斯金字塔作为叠加信息，对所述亮血高斯金字塔和所述黑血高斯金字塔中各层图像进行自上而下的配准，得到配准的亮血高斯金字塔，并得到配准后该测试图像对中所述第一亮血图像对应的旋转矩阵。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述配准的亮血拉普拉斯金字塔作为叠加信息，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾艳楠，王文杰，
申请(专利权)人：吴彬，
类型：发明
国别省市：