基于颅内医学影像的血流动力学参数获取方法和装置制造方法及图纸

本申请涉及一种基于颅内医学影像的血流动力学参数获取方法和装置，通过对与颅内血管相关的三维影像数据以及二维造影影像数据进行处理，对应得到三维血管模型以及二维分割二值图，并通过调整三维血管模型的角度位置实现与二维分割二值图进行配准，并对配准后的三维血管模型进行分解，将各单支血管段的入口截面和出口截面投影至二维造影影像数据中，利用入口截面和出口截面对应烦人造影剂浓度

【技术实现步骤摘要】
基于颅内医学影像的血流动力学参数获取方法和装置


[0001]本申请涉及医学影像处理
，特别是涉及一种基于颅内医学影像的血流动力学参数获取方法和装置。

技术介绍

[0002]动脉粥样硬化是常发的脑血管疾病之一，其后续发展易导致缺血性脑卒中，严重威胁潜在患者。在当前的临床实践中，针对这一疾病有两种治疗方案，若动脉粥样硬化造成的颅内血管病变属于轻中度狭窄，则采取保守的药物治疗，若动脉粥样硬化造成的颅内血管病变属于重度狭窄，则采取球囊扩张或支架植入的介入治疗。
[0003]然而，近年来的临床研究显示，无论是药物治疗组或者是介入治疗组均未获得令人满意的患者预后，这意味着单纯以动脉粥样硬化血管的狭窄程度作为选择治疗方式的参照指标存在一定的局限性。故需要采用其他参数作为病变程度的参考指标。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够自动计算颅内血管的血流动力学学评估参数的基于颅内医学影像的血流动力学参数获取方法和装置。
[0005]一种基于颅内医学影像的血流动力学参数获取方法，所述方法包括：获取与颅内血管相关的三维影像数据以及二维造影影像数据，通过分别对所述三维影像数据以及二维造影影像数据进行处理，对应得到颅内血管的三维血管模型以及二维分割二值图；对所述三维血管模型进行角度位置变换，将变换后的三维血管模型投影至成像平面生成投影二值图，通过利用所述投影二值图与二维分割二值图的重叠系数最大对所述三维血管模型与所述二维造影影像数据进行空间配准；按照单支血管段以及分叉核对完成空间配准后的三维血管模型进行分解，将各单支血管段的入口截面和出口截面投影至二维造影影像数据中，利用入口截面和出口截面上的平均灰度值分别生成对应的造影剂浓度
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时间曲线，根据两条造影剂浓度
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时间曲线之间的延迟得到对应单支血管段的血流时间；根据各所述单支血管段的长度、管腔体积以及血流时间得到对应的平均血流速度以及血流量，从而得到所述三维血管模型上的平均血流速度以及血流量分布；基于所述三维血管模型以及该模型上的平均血流速度以及血流量分布对颅内血管进行血流动力学模拟，计算得到血流动力学参数。
[0006]在其中一实施例中，通过对所述三维影像数据进行处理构建得到颅内血管的三维血管模型采用基于阈值分割的重构方法，或基于血管中心线的放样重构方法，或基于深度神经网络模型的重构方法。
[0007]在其中一实施例中，根据所述二维造影影像数据生成颅内血管的二维分割二值图包括：
统计所述二维造影影像数据中各帧造影图像对应相同位置处像素点的灰度值；对每个像素点位置上的多个灰度值进行处理得到对应像素点的前景系数；根据前景系数对每个像素点进行前景或后景的赋值，生成颅内血管的粗分割二值图；在所述粗分割二值图上提取最大联通域消除噪点后，再进行闭运算填补空洞，得到所述颅内血管的二维分割二值图。
[0008]在其中一实施例中，所述对每个像素点位置上的多个灰度值进行处理得到对应像素点的前景系数包括：根据各像素点位置上的多个灰度值生成对应的灰度时间曲线；将各所述灰度时间曲线向下平移第一个时间点的灰度值，并以横坐标为轴进行翻转，得到对应造影剂浓度时间曲线；逐一计算每条造影剂浓度时间曲线的均值、标准差以及最大值，并分别根据均值、标准差以及最大值进行计算得到对应像素点的前景系数。
[0009]在其中一实施例中，所述分别根据均值、标准差以及最大值进行计算得到对应像素点的前景系数，采用以下公式：
[0010]在上式中，表示前景系数，表示均值、表示标准差、表示最大值，、、分别表示均值、标准差以及最大值的权重系数。
[0011]在其中一实施例中，所述对所述三维血管模型进行角度位置变换，将变换后的三维血管模型投影至成像平面生成投影二值图，通过利用所述投影二值图与二维分割二值图的重叠系数最大对所述三维血管模型与所述二维造影影像数据进行空间配准包括：根据平移矩阵以及旋转矩阵对所述三维血管模型进行变换，得到变换后的三维血管模型；根据所述二维造影影像数据的投影参数，将所述变换后的三维血管模型投影至成像平面生成投影二值图；根据所述投影二值图与二维分割二值图计算重叠系数，若计算结果达到预设最大值，则完成空间配准；若计算结果达不到预设最大值，则对所述平移矩阵以及旋转矩阵进行更新，直至重叠系数达到预设最大值，以完成空间配准。
[0012]在其中一实施例中，所述基于所述三维血管模型以及该模型上的平均血流速度以及血流量分布对颅内血管进行血流动力学模拟时采用基于计算流体力学的血流动力学评估方法，或基于管道流原理的血流动力学评估方法，或基于血管阻力的血流动力学评估方法。
[0013]在其中一实施例中，所述三维影像数据包括CT血管造影影像数据、磁共振动脉血管成像数据、或3D数字减影血管造影影像数据。
[0014]一种基于颅内医学影像的血流动力学参数获取装置，所述装置包括：颅内血管三维模型及二维图像生成模块，用于获取与颅内血管相关的三维影像数据以及二维造影影像数据，通过分别对所述三维影像数据以及二维造影影像数据进行处
理，对应得到颅内血管的三维血管模型以及二维分割二值图；影像数据配准模块，用于对所述三维血管模型进行角度位置变换，将变换后的三维血管模型投影至成像平面生成投影二值图，通过利用所述投影二值图与二维分割二值图的重叠系数最大对所述三维血管模型与所述二维造影影像数据进行空间配准；单支血管段血流时间得到模块，用于按照单支血管段以及分叉核对完成空间配准后的三维血管模型进行分解，将各单支血管段的入口截面和出口截面投影至二维造影影像数据中，利用入口截面和出口截面上的平均灰度值分别生成对应的造影剂浓度
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时间曲线，根据两条造影剂浓度
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时间曲线之间的延迟得到对应单支血管段的血流时间；三维血管模型血流参数分布模块，用于根据各所述单支血管段的长度、管腔体积以及血流时间得到对应的平均血流速度以及血流量，从而得到所述三维血管模型上的平均血流速度以及血流量分布；血流动力学参数计算模块，用于基于所述三维血管模型以及该模型上的平均血流速度以及血流量分布对颅内血管进行血流动力学模拟，计算得到血流动力学参数。
[0015]一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：获取与颅内血管相关的三维影像数据以及二维造影影像数据，通过分别对所述三维影像数据以及二维造影影像数据进行处理，对应得到颅内血管的三维血管模型以及二维分割二值图；对所述三维血管模型进行角度位置变换，将变换后的三维血管模型投影至成像平面生成投影二值图，通过利用所述投影二值图与二维分割二值图的重叠系数最大对所述三维血管模型与所述二维造影影像数据进行空间配准；按照单支血管段以及分叉核对完成空间配准后的三维血管模型进行分解，将各单支血管段的入口截面和出口截面投影至二维造影影像数据中，利用入口截面和出口截面上的平均灰度值分别生成对应的造影剂浓度
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于颅内医学影像的血流动力学参数获取方法，其特征在于，所述方法包括：获取与颅内血管相关的三维影像数据以及二维造影影像数据，通过分别对所述三维影像数据以及二维造影影像数据进行处理，对应得到颅内血管的三维血管模型以及二维分割二值图；对所述三维血管模型进行角度位置变换，将变换后的三维血管模型投影至成像平面生成投影二值图，通过利用所述投影二值图与二维分割二值图的重叠系数最大对所述三维血管模型与所述二维造影影像数据进行空间配准；按照单支血管段以及分叉核对完成空间配准后的三维血管模型进行分解，将各单支血管段的入口截面和出口截面投影至二维造影影像数据中，利用入口截面和出口截面上的平均灰度值分别生成对应的造影剂浓度时间曲线，根据两条造影剂浓度时间曲线之间的延迟得到对应单支血管段的血流时间；根据各所述单支血管段的长度、管腔体积以及血流时间得到对应的平均血流速度以及血流量，从而得到所述三维血管模型上的平均血流速度以及血流量分布；基于所述三维血管模型以及该模型上的平均血流速度以及血流量分布对颅内血管进行血流动力学模拟，计算得到血流动力学参数。2.根据权利要求1所述的血流动力学参数获取方法，其特征在于，通过对所述三维影像数据进行处理构建得到颅内血管的三维血管模型采用基于阈值分割的重构方法，或基于血管中心线的放样重构方法，或基于深度神经网络模型的重构方法。3.根据权利要求1所述的血流动力学参数获取方法，其特征在于，根据所述二维造影影像数据生成颅内血管的二维分割二值图包括：统计所述二维造影影像数据中各帧造影图像对应相同位置处像素点的灰度值；对每个像素点位置上的多个灰度值进行处理得到对应像素点的前景系数；根据前景系数对每个像素点进行前景或后景的赋值，生成颅内血管的粗分割二值图；在所述粗分割二值图上提取最大联通域消除噪点后，再进行闭运算填补空洞，得到所述颅内血管的二维分割二值图。4.根据权利要求3所述的血流动力学参数获取方法，其特征在于，所述对每个像素点位置上的多个灰度值进行处理得到对应像素点的前景系数包括：根据各像素点位置上的多个灰度值生成对应的灰度时间曲线；将各所述灰度时间曲线向下平移第一个时间点的灰度值，并以横坐标为轴进行翻转，得到对应造影剂浓度时间曲线；逐一计算每条造影剂浓度时间曲线的均值、标准差以及最大值，并分别根据均值、标准差以及最大值进行计算得到对应像素点的前景系数。5.根据权利要求4所述的血流动力学参数获取方法，其特征在于，所述分别根据均值、标准差以及最大值进行计算得到对应像素点的前景系数，采用以下公式：；在上式中，表示前景系数，表示均值、表示标准差、表示最大值，、、分别表示均值、标准差以及最大值的权重系数。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：向建平，何京松，刘达，
申请(专利权)人：杭州脉流科技有限公司，
类型：发明
国别省市：