[发明专利]IVOCT图像血管壁内腔轮廓提取方法

说明书

本发明公开了一种IVOCT图像血管壁内腔轮廓提取方法，对于采集到的极坐标系下的IVOCT图像，首先在极坐标系下去除标定圈，然后转换至笛卡尔坐标系，去除成像导管和保护鞘，然后还原至极坐标系，在极坐标系下进行搜索得到导丝区域并去除导丝，然后进行血管壁边缘检测，将血管壁边缘曲线以上的像素点全部置为0，然后转换到笛卡尔坐标系下，得到血管壁内腔轮廓。采用本发明可以有效去除IVOCT图像中的干扰信息，提高所提取的血管壁内腔轮廓的准确度，从而突出显示冠状动脉形态和病理信息，对分析冠状动脉相关病症具有重要的意义。

技术领域

本发明属于IVOCT图像处理技术领域，更为具体地讲，涉及一种IVOCT图像血管壁内腔轮廓提取方法。

背景技术

心血管疾病(Cardiovascular disease，CVD)和中风在美国和全球造成巨大的健康和经济负担。2013年，心血管疾病是世界上最常见的潜在死因，估计占全球死亡总数的1730万，占全球死亡总数的31.5％。据估计，美国有9210万成年人至少有1种类型的CVD。到2030年，预计有43.9％的美国成年人将患有某种形式的心血管疾病。其中冠心病(coronaryartery disease,CAD)是世界上致死率最高的疾病之一。斑块和管腔的周长、半径、直径和大小等，都被认为是检测冠心病症状等一系列冠状动脉检查的主要指标。大多数急性冠状动脉事件是由动脉粥样硬化斑块上的保护性纤维帽(fibrous cap,FC)破裂引起的。纤维帽厚度被认为是易损斑块(vulnerable plaque)的主要形态计量学决定因素之一，纤维帽厚度65μm被认为是不稳定阈值。在出现“易损斑块”症状时可采取预防性治疗措施，以避免随后的心肌梗死和猝死。

鉴别易损斑块，如薄帽纤维粥样斑块(Thin-cap fibroatheroma,TCFA)是冠心病诊断的关键。血管内医学成像方式如血管内超声成像(intravascular ultrasound,IVUS)技术和血管内光学相干断层成像(intravascular optical coherence tomography,IVOCT)是评价冠状动脉疾病最常用的血管内成像模式。其中，IVOCT是一种高分辨率(10-20μm)的成像方式，是IVUS的约10倍，它能将冠状动脉的深度分辨剖面成像为1-2mm，而且IVOCT对易损斑块的检测具有更好的敏感性(sensitivity)和特异性)。此外，这种技术本身可以进行重复处理，在多次成像之后依然可以保证结果的稳定性。易损斑块的重要组成部分，包括纤维帽破裂/裂缝、脂质核心和巨噬细胞浸润等，位置都比较浅，IVOCT可以很清晰地观察到这些结构的细微变化，故越来越多地被用于冠心病的研究、诊断和治疗评价。

研究血管壁的特性对冠心病的治疗具有重要的意义。血管壁内腔轮廓是衡量官腔狭窄程度的唯一标准；对血管壁的组成部分进行分析时，避免血管腔内冗余信息引入的干扰；血管壁内腔轮廓也有助于分析纤维帽厚度。近年来，通过分析IVOCT图像序列，提出了多种血管壁内腔轮廓的检测和提取方法。然而由于IVOCT图像中存在许多多管壁内腔轮廓的干扰信息，需要去除这些干扰信息。

图1是IVOCT图像的示例图。其中图1(a)是笛卡尔坐标系下的IVOCT图像，图1(b)是极坐标系下的IVOCT图像。图1中标号为1的箭头指向成像导管，标号为2的箭头指向保护鞘，标号为3的箭头指向导丝，标号为4的箭头指向标定圈，矩形和扇形区域表示导丝伪影。如图1所示，IVOCT图像中包括动脉的形态和病理信息，如斑块、管腔、血管壁等；管腔内也含有光学相干断层成像设备的信息，如成像导管(imaging catheter)、保护鞘(protectivesheath)、导丝(guide wire)、标定圈(calibration circle)、导丝伪影等。成像导管位于极坐标图像的上方和笛卡尔坐标图像的中心；保护鞘是一种透明的覆盖物，将成像导管与血管组织隔离开来，保护鞘的直径为0.9mm，通常用于图像校准，保护鞘在笛卡尔坐标中呈现圆环状；使用金属导丝是方便成像导管的放置，在扫描过程中，导丝反射了所有的光，所以它通常以一个非常明亮的月牙形出现，后面有一个长长的导丝伪影，而明亮的导丝会产生很强的梯度。这些信息对血管壁内腔轮廓的检测和提取产生负面影响，需要去除这些信息的影响。