一种血管支架形态学参数自动提取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种血管支架形态学参数自动提取方法及装置，所述方法为：获取血管支架二值化图像；对二值化图像进行连通区域分析后生成支架环的连通模型；计算支架环的质心坐标；插值得到支架环中心线；遍历各个连通模型的所有体素点，在支架环中心线上搜索得到每个体素点对应的距离最近点；计算各个距离最近点的切向量，将该切向量作为方向向量；检查每个体素点的方向向量上是否存在与该体素点处于同一支架环的同向的体素点，若否，则将该体素点确定为支架环的峰值点；确定质心坐标位移量；将最大峰值点间距离作为支架环的特征直径，并比较两个不同时期支架环的特征直径后确定出时期间环率；将同一支架环上所有峰值点的偏转角均值作为环向偏转角。偏转角均值作为环向偏转角。偏转角均值作为环向偏转角。

【技术实现步骤摘要】
一种血管支架形态学参数自动提取方法及装置


[0001]本专利技术属于医学图像分析
，具体涉及一种血管支架形态学参数自动提取方法及装置。

技术介绍

[0002]血管支架是由多种材料构成、且材料以金属为主的一种支撑物，多用于主动脉血管夹层、心肌梗塞、腹动脉瘤等心血管疾病的治疗。血管支架能够有效地分离血管真假腔，促使血流流动恢复正常，有效地降低瘤体破裂风险，引起假腔良性重塑。
[0003]血管支架的周向偏转、轴向位移和出入口收缩比等形态学参数是临床上监测支架植入情况以及评估预后疗效的重要参考指标。现阶段，血管支架的形态学参数的获取主要依靠人工建模后在图像上进行手动测量，这种方法不仅耗时巨大且容易出错，提取过程的时间成本过高，精度较低，并且测量结果因人而异，缺乏一致性。此外，高复杂度的形态学参数也无法实现手工统计，并且随着参数规模的逐渐增加，这种手动测量方法所提取的数据准确性会快速下降。
[0004]有鉴于此，一种自动、快速且准确的血管支架形态学参数构造与提取方法亟待提出。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的一项或多项不足，提供一种血管支架形态学参数自动提取方法及装置。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：第一方面本专利技术的第一方面提供了一种血管支架形态学参数自动提取方法，包括如下步骤：获取血管支架的二值化图像；对二值化图像进行连通区域分析，连通区域分析后生成血管支架上各个支架环的连通模型；计算各个支架环的质心坐标；基于多项式插值法对各个支架环的质心进行插值，插值后得到支架环中心线；遍历各个支架环连通模型的所有体素点，并在支架环中心线上搜索得到每个体素点对应的距离最近点，且任意一个体素点的距离最近点为位于支架环中心线上且距离该体素点最近的点；计算各个所述距离最近点的切向量，并将该切向量作为该距离最近点对应体素点的方向向量，其中，任意一个距离最近点的切向量为经过该距离最近点的支架环中心线的切线向量，且该切线向量的方向指向支架环中心线靠近该距离最近点对应体素点的一侧；检查每个体素点的邻域内的各个体素点是否为第一体素点，若邻域内的各个体素
点均不为第一体素点，则将该被检查的体素点确定为所在支架环的峰值点，其中，所述第一体素点为该被检查的体素点指向第一体素点自身所构成的向量和该被检查的体素点的方向向量之间的夹角小于等于90度的体素点；对处于多个时期的血管支架进行矢量配准，矢量配准后确定在两个不同时期间各个支架环的质心坐标位移量，所述质心坐标位移量用于表征支架环的滑移特征；计算每个支架环上的各个峰值点间距离，所述峰值点间距离为处于同一支架环的两个峰值点之间的距离；将最大峰值点间距离作为该支架环的特征直径，并比较处于两个不同时期的该支架环的特征直径，确定出该支架环的时期间环率，所述时期间环率用于表征支架环的收缩特征；计算每个支架环上所有峰值点的偏转角，并将同一支架环上所有峰值点的偏转角的均值作为该支架环的环向偏转角，所述环向偏转角用于表征该支架环的周向偏转特征。
[0007]优选地，在对二值化图像进行连通区域分析时，删除体素点个数小于第一预设值的小连通区域。
[0008]优选地，所述第一预设值为200。
[0009]优选地，所述多项式插值法为三次样条插值法。
[0010]优选地，在对处于多个时期的血管支架进行矢量配准时，选取骨骼定位点作为配准参考点，并基于该配准参考点进行多个时期的血管支架的矢量配准。
[0011]优选地，基于第一公式计算各个支架环的质心坐标，所述第一公式为：；其中， 表示质心坐标的x向坐标分量， 表示质心坐标的y向坐标分量，表示质心坐标的z向坐标分量，N表示一个支架环的连通模型中包含的体素点总数，i表示体素点的下标序号，表示下标序号为i的体素点的x向坐标分量，表示下标序号为i的体素点的y向坐标分量，表示下标序号为i的体素点的z向坐标分量。
[0012]优选地，矢量配准后基于第二公式确定在两个不同时期间各个支架环的质心坐标位移量，所述第二公式为：；其中，表示第一个时期h和第二个时期j间支架环质心坐标的x向位移分量，表示第一个时期h和第二个时期j间支架环质心坐标的y向位移分量，表示第一个时期h和第二个时期j间支架环质心坐标的z向位移分量，表示处于第一个时期h时支架环质心坐标的x向坐标分量，表示处于第二个时期j时支架环质心坐标的x向坐标分量，表示处于第一个时期h时支架环质心坐标的y向坐标分量，表示处于第二个
时期j时支架环质心坐标的y向坐标分量，表示处于第一个时期h时支架环质心坐标的z向坐标分量，表示处于第二个时期j时支架环质心坐标的z向坐标分量。
[0013]优选地，所述特征直径，其中，和分别表示同一支架环上不同的两个峰值点，表示峰值点间距离；所述时期间环率，其中，表示第k个时期支架环的特征直径，表示第1个时期该支架环的特征直径，k>1。
[0014]优选地，所述计算每个支架环上所有峰值点的偏转角，并将同一支架环上所有峰值点的偏转角的均值作为该支架环的环向偏转角，具体包括如下子步骤：确定支架环I的投影平面，所述投影平面的法向量方向为质心间矢量的方向，其中I表示支架环的编号，所述质心间矢量为编号为I
‑
1的支架环的质心和编号为I+1的支架环的质心的连线矢量；将处于两个不同时期的支架环I上的所有峰值点和支架环I的质心均投影到该投影平面，得到各个峰值点对应的投影点和支架环I的质心的投影点；将处于两个不同时期的支架环I在投影平面的所有投影点进行对齐配准；计算各个峰值点的偏转角，其中，q表示峰值点的编号，表示质心间矢量，表示质心间矢量的模值，表示处于两个不同时期中在前时期的支架环I上编号为q的峰值点的投影点与支架环I的质心的投影点构成的矢量，表示处于两个不同时期中在后时期的支架环I上编号为q的峰值点的投影点与支架环I的质心的投影点构成的矢量，表示矢量的模值，表示矢量的模值；计算支架环I上所有峰值点的偏转角的均值，并将该均值作为该支架环I的环向偏转角，其中，该支架环I的环向偏转角，M表示该支架环I上峰值点的总数量。
[0015]本专利技术的第一方面带来的有益效果为：（1）、基于对血管支架的二值化图像的空间连通性计算和分析，得到血管支架上各个支架环的连通模型，由此完成对血管支架的自动建模，在自动建模完成后以支架环为单位，提取各个支架环上的基础数据集，基础数据集包括质心坐标、支架环中心线和各个峰值点，并将基础数据集作为特征标记点，然后基于这些特征标记点进行形态学参数的构造和计算，从而获悉到支架环位移矢量（通过支架环的质心坐标位移量进行表征）、支架环回弹大小（通过支架环时期间环率进行表征）和支架环周向偏转大小（通过支架环的环向偏转角表征）三种形态学参数，实现了对血管支架不同复杂度的形态学参数的自动提取，提高了血管支架形态学参数提取的速度、精准度和稳定度；与此同时，本专利技术第一方面提供的形态学参数自动提取方法对各种复杂度的形态学参数的构造和分析基于特征标记点组合得到，使得血管支架的各种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种血管支架形态学参数自动提取方法，其特征在于，包括如下步骤：获取血管支架的二值化图像；对二值化图像进行连通区域分析，连通区域分析后生成血管支架上各个支架环的连通模型；计算各个支架环的质心坐标；基于多项式插值法对各个支架环的质心进行插值，插值后得到支架环中心线；遍历各个支架环连通模型的所有体素点，并在支架环中心线上搜索得到每个体素点对应的距离最近点，且任意一个体素点的距离最近点为位于支架环中心线上且距离该体素点最近的点；计算各个所述距离最近点的切向量，并将该切向量作为该距离最近点对应体素点的方向向量，其中，任意一个距离最近点的切向量为经过该距离最近点的支架环中心线的切线向量，且该切线向量的方向指向支架环中心线靠近该距离最近点对应体素点的一侧；检查每个体素点的邻域内的各个体素点是否为第一体素点，若邻域内的各个体素点均不为第一体素点，则将该被检查的体素点确定为所在支架环的峰值点，其中，所述第一体素点为该被检查的体素点指向第一体素点自身所构成的向量和该被检查的体素点的方向向量之间的夹角小于等于90度的体素点；对处于多个时期的血管支架进行矢量配准，矢量配准后确定在两个不同时期间各个支架环的质心坐标位移量，所述质心坐标位移量用于表征支架环的滑移特征；计算每个支架环上的各个峰值点间距离，所述峰值点间距离为处于同一支架环的两个峰值点之间的距离；将最大峰值点间距离作为该支架环的特征直径，并比较处于两个不同时期的该支架环的特征直径，确定出该支架环的时期间环率，所述时期间环率用于表征支架环的收缩特征；计算每个支架环上所有峰值点的偏转角，并将同一支架环上所有峰值点的偏转角的均值作为该支架环的环向偏转角，所述环向偏转角用于表征该支架环的周向偏转特征。2.根据权利要求1所述的一种血管支架形态学参数自动提取方法，其特征在于，在对二值化图像进行连通区域分析时，删除体素点个数小于第一预设值的小连通区域。3.根据权利要求2所述的一种血管支架形态学参数自动提取方法，其特征在于，所述第一预设值为200。4.根据权利要求1所述的一种血管支架形态学参数自动提取方法，其特征在于，所述多项式插值法为三次样条插值法。5.根据权利要求1所述的一种血管支架形态学参数自动提取方法，其特征在于，在对处于多个时期的血管支架进行矢量配准时，选取骨骼定位点作为配准参考点，并基于该配准参考点进行多个时期的血管支架的矢量配准。6.根据权利要求1所述的一种血管支架形态学参数自动提取方法，其特征在于，基于第一公式计算各个支架环的质心坐标，所述第一公式为：；
其中， 表示质心坐标的x向坐标分量， 表示质心坐标的y向坐标分量，表示质心坐标的z向坐标分量，N表示一个支架环的连通模型中包含的体素点总数，i表示体素点的下标序号，表示下标序号为i的体素点的x向坐标分量，表...

【专利技术属性】
技术研发人员：白马腾，郑庭辉，王仪，袁丁，翁诚馨，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：