[发明专利]一种基于最大半径搜索的冠脉中心线生成方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于最大半径搜索的冠脉中心线生成方法及装置，其中方法包括：获取原始CT，对原始CT进行血管分割，得到分割结果，其中，分割结果包括：主动脉弓及冠脉血管；提取血管的所有末端；获取主动脉弓内骨架线的平均值作为整个中心线搜索的起点，搜索中心线；对中心线进行拼接。依赖全心半径信息进行全局最优路径搜索，从而避免出现局部最优。同时，由于依赖血管半径进行搜索，还可避免粘连对于中心线的影响，实现高准确率的中心线搜索方案。

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种基于最大半径搜索的冠脉中心线生成方法及装置。

背景技术

心脏CT(CCTA)图像中的冠状动脉中心线提取是评估狭窄和动脉粥样硬化斑块的先决条件。在三维空间中观察血管的结构和异常具有很大挑战，因此，研究人员提出首先提取血管中心线，之后沿中心线进行2D曲面重建，从而将三维空间转化为多个二维平面，使得医生只需在2维平面进行疾病诊断和分析，大大降低医生工作量。

现有的方法大体可以划分为两类：基于深度网络预测跟踪算法；基于冠脉掩膜提取3d骨架算法。然而这两种方法都存在明显的不足，基于深度网络预测进行冠脉跟踪会因为冠脉血管分叉点预测错误而导致整条血管分支丢失，且每步预测均有可能引入额外误差；基于冠脉掩膜提取的3d骨架往往过度依赖于冠脉分割的精确性，在存在血管粘连或静脉被误识别为冠脉的情况下提取的中心线不可靠。这些不稳定因素都可能会影响后续医生对疾病的诊断。

发明内容

本发明旨在提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于最大半径搜索的冠脉中心线生成方法及装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明的一个方面提供了一种基于最大半径搜索的冠脉中心线生成方法，包括：获取原始CT，对原始CT进行血管分割，得到分割结果，其中，分割结果包括：主动脉弓及冠脉血管；提取血管的所有末端；获取主动脉弓内骨架线的平均值作为整个中心线搜索的起点，搜索中心线；对中心线进行拼接。

其中，提取血管的所有末端包括：对分割mask进行大幅腐蚀，消除血管区域的mask，保留主动脉弓所在区域的少量像素；再次膨胀，还原主动脉弓，分别得到主动脉弓所在区域和其余区域，其余区域为血管mask；将骨架线与血管mask取交集，得到血管骨架线；计算血管骨架线与主动脉弓的距离，获取距离最近的点作为当前血管的起点；对于所有血管骨架线进行连通域计算，获取每个起点所在的血管骨架线；基于每个起点所在的血管骨架线，计算所有骨架点的连接关系，进行最短路径计算，通过最短路径生成树结构，得到潜在血管终点。

其中，获取主动脉弓内骨架线的平均值作为整个中心线搜索的起点，搜索中心线包括：计算所有mask的前景点距离背景的最短距离，得到原始半径矩阵；对于原始半径矩阵进行变换，使得半径越大的点，其cost矩阵值越小，且不同半径之间的cost差异足够大；基于cost矩阵计算从整个中心线搜索的起点至所有血管的所有末端的最短路径，将路径上的cost矩阵值之和最小的路径确定为中心线。

其中，对中心线进行拼接包括：在孤立中心线的末端计算多尺度切线方向，并计算孤立中心线的末端到最近的主干中心线的距离；当主干中心线出现在末端切线方向的均值附近且距离小于阈值，则确定当前孤立中心线属于主干中心线的分支；将当前孤立中心线拼接至最近的主干中心线。

本发明另一方面提供了一种基于最大半径搜索的冠脉中心线生成装置，包括：分割模块，用于获取原始CT，对原始CT进行血管分割，得到分割结果，其中，分割结果包括：主动脉弓及冠脉血管；提取模块，用于提取血管的所有末端；搜索模块，用于获取主动脉弓内骨架线的平均值作为整个中心线搜索的起点，搜索中心线；拼接模块，用于对中心线进行拼接。