[发明专利]基于管壁连通域唯一性的IV-OCT血管轮廓识别方法

说明书

本发明提供一种血管内光学相干层析成像血管壁内轮廓自动识别方法，包括下列步骤：(1)对原始图像Ori进行处理；(2)血管壁内轮廓识别，包括：形态学方向和形状检测；形态学开运算；非管壁连通域的排除；导管与管壁相连时的分割；残缺轮廓的重建；误去除信号的寻回；(3)坐标变换。

技术领域

本发明涉及内窥光学相干层析成像(Intravascular Optical CoherenceTomography,IV-OCT)覆盖心血管、脑血管等内窥OCT成像领域，尤其涉及一种基于A-line上管壁连通域唯一性提取的IV-OCT血管图像的管腔轮廓的全自动形态学识别方法。

背景技术

内窥光学相干层析成像是一种基于导管的使用近红外光来获得活体血管内壁微结构的高分辨率成像技术。它以其分辨率高、灵敏度高、可实现血管内成像，并能清晰显示动脉粥样硬化斑块的结构特征、组织特征、甚至细胞特征，获得了心脑血管介入医学临床的广泛应用。血管管腔轮廓识别不仅可以进行血管内壁轮廓的精准成像，还可以识别冠状动脉的支架情况，血管壁的易损斑块等结构，对评价支架的附着情况以及血流储备分数的计算具有重要意义。因此，血管管腔轮廓的准确识别及识别在冠状动脉疾病的治疗中显得尤为重要。

IVOCT图像中血管的分割经历了从手动，半自动到全自动的发展历程，同时分割所需的时间也在逐渐缩短。一系列寻找IVOCT中血管轮廓的方法也随之而产生，其中包括，①基于聚类的K均值[6]以及学习的方法[7][8]，它的特点是输出结果与参数具有很大关系，但需要大量的训练数据,对噪声敏感,迭代次数多。②基于寻找最小能量的动态规划[1-3]以及水平集[4][5]的方法，动态规划(DP)是目前最为广泛应用的OCT图像处理方法，动态规划是用来解决某些优化问题的一般技术。基本概念是通过建立最优解子问题找到原来的问题的全局最优解。一旦子问题被解决，该解决方案就会作为未来问题的参考。然而，动态规划方法只适用于信噪比较高，残留血液不多的情况。对于一些成像不够理想的OCT图像，使用动态规划方法的限制较大。③图割方法[10][11]，它的鲁棒性高，但是运行耗时，而且需要区分前景点和背景点。④基于L型插值的自动分割[12]，基于全局信息的模糊系统的方法[9]等等。

Huishuo Zhao等人提出了基于形态学特征的血管管腔轮廓的识别和提取方法，但该方法中，由于采用形态学闭运算造成容易造成导管、导丝与血管壁相连，在相连时无法对血管管腔轮廓识别；无法处理存在残余血液的血管管腔轮廓识别；难以对不规则管腔轮廓进行识别[13]。也有专利提出了一种使用动态分割及二次识别进行血管管腔轮廓的识别和提取的方法，相比于其他血管轮廓的识别方法，它虽然可以正确提取部分低信噪比、形状不规则、受残余血液、导丝和导管影响较为严重而难以识别的血管轮廓，但其正确率欠佳，鲁棒性较差[14]。

参考文献：

[1]Z.Wang,D.Chamie,H.G.Bezerra,H.Yamamoto,J.Kanovsky,D.L.Wilson,etal.Volumetric quantification of fibrous caps using intravascular opticalcoherence tomography[J].Biomedical optics express,2012,3(6):1413-1426.

[2]Y.H.Cao,Q.H.Jin,Y.D.Chen,et al.Automatic side branch ostiumdetection and main vascular segmentation in intravascular optical coherencetomography images[J].IEEE journal of biomedical and health informatics,2017,22(5):1531-1539.