[发明专利]一种冠脉斑块分割方法及装置

说明书

本发明提供一种冠脉斑块分割方法及装置。所述方法包括：提取冠脉血管掩膜，通过对所述冠脉血管掩膜进行腐蚀细化，得到冠脉血管中心线；生成中心线距离热力图；在所述医学影像上标注斑块，并区分钙化斑块和软斑，利用标注好的医学影像对斑块分割模型进行训练，训练时基于所述热力图调整模型权重参数；将待检测心脏冠脉医学影像输入训练好的斑块分割模型，得到斑块分割图像及斑块类别。本发明通过生成中心线距离热力图，并在斑块分割模型训练时基于所述热力图调整模型权重参数，赋予斑块内侧区域较大的优化权重，可提高冠脉斑块轮廓的分割精度。

技术领域

本发明属于医学影像技术领域，具体涉及一种冠脉斑块分割方法及装置。

背景技术

目前，心血管疾病在全球最导致死亡的最重要的原因之一。每年死于心血管疾病的人数多于任何其它死因。而冠脉斑块是冠心病的主要病理体现，冠脉斑块包括钙化斑块与软斑，会直接导致冠状动脉的血管管腔狭窄甚至闭塞。因此从医学影像中准确地分割冠脉斑块，对于冠心病等心脏疾病的诊断具有十分重要的临床意义。

冠脉斑块分割的目的是得到斑块的准确轮廓，以分析斑块对冠脉血管血流情况的影响。而斑块是附着于血管上的，因此斑块靠近血管一侧的轮廓对于临床应用来说更加重要。由于软斑块密度较低，远离血管一侧靠近脂肪等同样是低密度显影的组织，较难区分软斑外侧的边界。因此，冠脉斑块分割的难点在于准确识别出软斑块的边界，特别是靠近血管一侧的边界。传统的冠脉斑块分割算法，比如自适应阈值、水平集等图像分割方法，主要是根据图像的灰度值以及梯度变化来进行斑块分割，很难准确地分割出软斑块的边界。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种冠脉斑块分割方法及装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

第一方面，本发明提供一种冠脉斑块分割方法，包括以下步骤：

从心脏冠脉医学影像中提取冠脉血管掩膜，通过对所述冠脉血管掩膜进行腐蚀细化，得到冠脉血管中心线；

基于所述冠脉血管掩膜和冠脉血管中心线生成中心线距离热力图，热力图中数据点的值按着数据点与中心线的距离递减变化；

在所述医学影像上标注斑块，并区分钙化斑块和软斑，利用标注好的医学影像对斑块分割模型进行训练，训练时基于所述热力图调整模型权重参数；

将待检测心脏冠脉医学影像输入训练好的斑块分割模型，得到斑块分割图像及斑块类别：钙化斑块或软斑。

进一步地，所述心脏冠脉医学影像为心脏冠脉增强数据，即CCTA图像。

进一步地，所述方法还包括：沿着冠脉血管中心线上的点，以固定大小、固定步长的空间滑动窗口，在所述医学影像上采样得到基准图像块，利用标注过的基准图像块对斑块分割模型进行训练。

进一步地，生成中心线距离热力图的方法包括：

在所述中心线上的每个中心点的法平面上，从所述中心点向外膨胀，直到所述法平面上的冠脉血管掩膜边界；各个数据点的值按着数据点与所述中心点的距离递减变化。

进一步地，所述训练时基于所述热力图调整模型权重参数，具体调整公式如下：

w＝w_c-(w_c-w_b)×l/L

式中，w为与中心点距离为l的点的权重，w_c为中心点的权重，w_b为血管边界的权重，L为所述中心点与血管边界的距离，w_bw_c，0≤l≤L。

进一步地，所述训练时基于所述热力图调整模型权重参数，具体调整公式如下：