[发明专利]一种全自动CT图像冠状动脉钙化分数计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别是用于CT图像的冠状动脉钙化分数的全自动计算方面。 

背景技术

冠心病是威胁人类健康的一种严重疾病，多年来冠心病在国内外均位列人类致死原因的前几位。位于冠状动脉上的钙化点是冠心病的一个重要临床症状，正确识别钙化点及钙化的严重程度将有助于准确地进行冠心病诊断并制定最终治疗方案。根据国际心血管CT协会(Society of Cardiovascular Computed Tomography)提出的心血管CT图像诊断标准(参见Raff，G.L.等人发表的论文“SCCT guidelines for the interpretation and reporting of coronary computed tomographic angiography”，Journal of Cardiovascular Computed Tomography，3(2)，122--136(2009))，临床上采用不注射造影剂的CT图像计算冠状动脉的Agatston钙化分数(Calcium scoring)，用来评估冠状动脉钙化的严重程度。此外，还应该对位于冠状动脉血管树四大主要分支(左主支、左前降支、左旋支和右冠状动脉)及其分支血管上的钙化点加以区分，从而分别计算这些主要分支各自的血管钙化分数。目前，临床上使用的商业软件均采用手工选择的方法来来确定冠状动脉上钙化点，并进一步计算钙化分数，这样导致医生的工作量较大。因此，有必要设计相关的算法来实现自动计算钙化分数，以减少医生手工操作的工作量。但是，在冠状动脉周围的组织内，如心腔、主动脉等，也会存在形状及图像灰度值近似的钙化点。 

如图1所示，为不加造影剂的CT图像，其中的亮点分别为主动脉钙化点1和冠状动脉钙化点2，可见心脏、冠状动脉及其周围组织的边界不够清晰，并且从已有的相关算法结果表明仅利用CT图像自动确定冠状动脉钙化点准确性较低。此外，由于在CT图像中无法提取冠状动脉，对不同主动脉分支上的钙化点加以区分也存在较大困难。所以，如何准确的识别冠状动脉上的钙化点并确定其所属血管分支成为了自动计算冠状动脉钙化分数算法亟需解决的关键问题。 

近年来，随着冠状动脉CT造影成像方式的广泛使用，在利用CT进行冠心病筛查时，除了采集不注射造影剂的普通CT图像外，还会采集空间分辨率更高的冠状动脉CT造影图像，如图2所示。CT造影图像能够较为准确地提供心脏内的解剖结构，使得医生能够在利用CT图像计算冠状动脉钙化分数的同时，还可以观察到图2中的冠状动脉4、心腔及主动脉3的解剖结构。如果能利用冠状动脉CT造影图像提供的解剖结构信息定位普通CT图像中冠状动脉的钙化点，将能够解决冠状动脉钙化点的定位不精确且无 法确定其所属分支这两个难点问题。 

发明内容

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种全自动CT图像冠状动脉钙化分数的计算方法，解决现有的CT图像中自动定位冠状动脉钙化点精度较低且无法确定其所属分支这两个难点问题。 

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案： 

一种全自动CT图像冠状动脉钙化分数计算方法，利用同一病人的CT图像和注射造影剂增强的CT造影图像自动分割CT图像中的冠状动脉钙化点，并利用钙化点分割结果计算钙化分数，具体包括顺序执行的以下步骤： 

步骤(1)、分割CT造影图像中的主动脉及心脏； 

步骤(2)、提取CT造影图像中的冠状动脉血管中轴线并对其进行分割； 

步骤(3)、将同一病人的CT图像和CT造影图像进行配准从而获得形变参数，然后利用获得的形变参数将步骤(1)和步骤(2)中分割出来的主动脉、心脏以及冠状动脉血管中轴线进行形变后映射到CT图像中，生成用于冠状动脉钙化点检测的感兴趣区域； 

步骤(4)、在用于冠状动脉钙化点检测的感兴趣区域内获取冠状动脉钙化点检测结果并计算冠状动脉钙化分数。 

本发明首先从空间分辨率更高、图像显示更为清晰的CT造影图像入手，将检测冠状动脉钙化点所涉及到的心脏、主动脉以及冠状动脉均分割出来，再结合图像配准的方法将分割出来的心脏、主动脉以及冠状动脉都映射到最终检测冠状动脉钙化点的CT图像上，使得原本结构不够清晰的CT图像可以明显区分心脏、主动脉以及冠状动脉，然后在CT图像上仅选择冠状动脉作为冠状动脉钙化点检测的感兴趣区域。这样综合CT图像和CT造影图像，可以将冠状动脉钙化点检测限定在冠状动脉附近的区域范围内，提高了冠状动脉钙化点分割的准确率。