一種血管提取方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種血管提取方法，包括讀取血管造影圖像的序列；設(shè)定血管的起始面，根據(jù)所述起始面進(jìn)行血管傳播，依次形成若干層的血管面，以從所述血管造影圖像中提取血管；所述血管提取還包括獲取所述血管面的灰度梯度值，并通過對(duì)所述灰度梯度值進(jìn)行梯度判斷，以提取病變血管。本發(fā)明通過對(duì)所述血管面的灰度值進(jìn)行梯度判斷，以提取病變血管，避免提取不足而丟失病變血管，進(jìn)一步地提高血管提取的精確度。
【專利說明】一種血管提取方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)斷層掃描圖像的處理方法，尤其涉及一種血管提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]血管造影技術(shù)(Computed Tomography Angiography,簡稱CTA)是當(dāng)前診斷血管疾病的重要方法之一，在臨床上主要用于診治多種血管疾病，如動(dòng)脈瘤、血管狹窄、血管鈣化等。但由于CTA圖像中的血管與骨頭等其他組織的CT值重疊，所以將血管從其他組織中提取出是血管造影技術(shù)中的關(guān)鍵步驟。
[0003]美國文獻(xiàn)1:Ρ.T.Vieco, W.P.Shuman, G.F.Alsofrom, C.E.Gross.Detection ofcircle of Willis aneurysms in patients with acute subarachnoid hemorrhage:a comparison of CT angiography and digital subtraction angiography.AJRvol.165n0.2425-430(1995)提供的血管剪影方法，病人需要同一部位掃描兩次(分別為不注射造影劑掃描和注射造影劑掃描)，得到非CTA圖像和CTA圖像。由于非CTA圖像中的血管CT值低于CTA圖像中血管CT值，將兩種掃描圖像進(jìn)行配準(zhǔn)后，再進(jìn)行相減就可以將血管提取出來。但是，該方法需要對(duì)病人掃描兩次，比較耗時(shí)，同時(shí)給病人帶來更多的掃描輻射量。
[0004]美國文獻(xiàn)2:Boskamp T, Rinck D, Link F, Knmmerlen B, Stamm G, MildenbergerP.New vessel analysis tool for morphometric quantification and visualizationof vessels in CT and MR imaging data sets.Radiographics 24, 287-297 (2004)中介紹一種基于閾值的區(qū)域增長方法，該方法從一組初始種子點(diǎn)開始，將與初始種子點(diǎn)相似(如CT值處在相同閾值范圍內(nèi))的相鄰像素附加到區(qū)域增長的初始種子點(diǎn)上，以對(duì)血管進(jìn)行提取。該方法計(jì)算速度較快，但是該方法因與閾值大小相關(guān)，魯棒性差。閾值范圍偏小時(shí)，無法提取血管細(xì)小分支，閾值范圍偏大時(shí)，部分骨頭等組織會(huì)被當(dāng)成血管，造成過提取。
[0005]美國文獻(xiàn)3:Cristian Lorenz, Steffen Renisch, Thorsten Schlatholter,Thomas Billow.Simultaneous segmentation and tree reconstruction of the coronaryarteries in MSCT images.Proceedings of SPIE Vol.5031 (2003)提供一種基于水平集的提取方法，該方法在確定血管起始點(diǎn)后，通過水平集算法向四周傳播，該傳播過程中通過血管的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如血管的半徑、分叉等進(jìn)行修正。該方法能有效提取樹狀結(jié)構(gòu)的血管，但不適用于大動(dòng)脈瘤等情況，因?yàn)槟[瘤很容易被半徑判斷否決。
[0006]美國文獻(xiàn) 4:01ivier Cuisenairea, Sunny Virmanib, Mark E.0lszewskib,Roberto Ardona.Fully automated segmentation of carotid and vertebral arteriesfrom contrast enhanced CTA.Proc.0f SPIE Vol.6914,69143R, (2008)提供一種基于模型的方法，首先將CTA圖像與已有的血管模型配準(zhǔn)，得到不同血管的起始點(diǎn)，然后通過算法連接起始點(diǎn)，得到血管的中心線。最后在以中心線為起始，通過單純網(wǎng)格向外擴(kuò)張，提取血管。該方法效果較佳，但計(jì)算非常復(fù)雜，提取速度極慢，不適用實(shí)際臨床應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的問題是提供一種血管提取方法，用于解決大動(dòng)脈腫瘤等病變血管的提取不足。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種血管提取方法，包括:
[0008]包括讀取血管造影圖像的序列；設(shè)定血管的起始面，根據(jù)所述起始面進(jìn)行血管傳播，依次形成若干層的血管面，以從所述血管造影圖像中提取血管；所述血管提取還包括獲取所述血管面的灰度梯度值，并通過對(duì)所述灰度梯度值進(jìn)行梯度判斷，以提取出病變血管。
[0009]可選的，包括:通過將所述血管面的灰度值與所述起始面的灰度值或相鄰的血管面的灰度值進(jìn)行比較，獲得所述血管面上像素點(diǎn)的灰度梯度值。
[0010]可選的，包括:所述梯度判斷包括:提供梯度閾值及像素點(diǎn)占比；計(jì)算所述血管面上像素點(diǎn)的灰度梯度值，比較所述灰度梯度值與梯度閾值；若所述血管面中，所述灰度梯度值小于所述梯度閾值的像素點(diǎn)數(shù)的占比小于所述像素點(diǎn)占比，則所述血管面對(duì)應(yīng)為病變血管，并將所述病變血管提取為血管。
[0011]可選的，若所述血管面中，所述灰度梯度值小于所述梯度閾值的像素點(diǎn)數(shù)的占比不小于所述像素點(diǎn)占比，則所述血管面對(duì)應(yīng)為骨頭結(jié)構(gòu)。
[0012]可選的，通過快速行進(jìn)算法向周圍進(jìn)行所述血管傳播。
[0013]可選的，所述快速行進(jìn)算法包括求解程函方程。
[0014]可選的，所述血管提取包括:所述血管傳播形成血管面后，還包括對(duì)所述血管面進(jìn)行半徑判斷和/或分叉判斷，其中，所述半徑判斷用于判斷所述血管面是否為有效血管面；所述分叉判斷用于判斷所述血管面是否為分叉血管面。
[0015]可選的，若血管提取形成有病變血管，則通過所述血管提取方法形成的血管包括起始面、有效血管面和病變血管；若血管提取未形成有病變血管，則通過所述血管提取方法形成的血管包括起始面和有效血管面。
[0016]可選的，所述半徑判斷包括:提供半徑閾值，基于所述半徑閾值對(duì)所述血管面進(jìn)行判斷，若所述血管面的血管半徑小于所述半徑閾值，則所述血管面為有效血管面；若所述待提取血管的半徑不小于所述半徑閾值，則繼續(xù)對(duì)所述血管面進(jìn)行所述梯度判斷，以判斷所述血管面是否為病變血管。
[0017]可選的，所述半徑閾值的范圍為所述起始面的半徑的1.5?3倍。
[0018]可選的，所述半徑閾值為所述起始面的半徑的2倍。
[0019]可選的，對(duì)所述血管面進(jìn)行所述半徑判斷后，若所述血管面為有效血管面，還包括進(jìn)行分叉判斷，包括:若所述血管面形成的區(qū)域?yàn)檫B通域，則所述血管面未存在分叉點(diǎn)；若所述血管面形成的區(qū)域?yàn)榉沁B通域，則所述血管面存在分叉點(diǎn)，并基于所述分叉點(diǎn)將所述非連通域劃分為若干數(shù)目的連通域，以形成若干的血管面，并對(duì)基于分叉點(diǎn)形成的若干血管面進(jìn)行所述半徑判斷，以確定是否為有效血管面。
[0020]可選的，所述血管提取還包括:設(shè)定長度閾值；若根據(jù)所述血管傳播長度超過所述長度閾值，則保存提取的血管面，并將結(jié)束的血管面作為結(jié)束面，所述結(jié)束面和起始面作為所述提取血管的兩個(gè)端面。
[0021]可選的，以所述結(jié)束面為新的起始面，進(jìn)行血管提取。
[0022]可選的，所述血管傳播結(jié)束后，還包括在血管傳播結(jié)束位置的鄰域內(nèi)進(jìn)行血管查找，以提取細(xì)小血管分支。[0023]可選的，所述血管查找包括:提供血管造影值的有效范圍，并在所述血管傳播結(jié)束位置的鄰域內(nèi)查找是否有屬于所述血管造影值的有效范圍的像素點(diǎn)，若有，則以所述像素點(diǎn)為起始點(diǎn)進(jìn)行血管提取。
[0024]可選的,所述起始面為起始點(diǎn)的集合,通過手動(dòng)或自動(dòng)種子點(diǎn)算法獲取所述起始點(diǎn)。
[0025]可選的，所述提供血管起始面前包括:讀取血管造影圖像；提供灰度閾值，并采用區(qū)域增長方法去除大于所述灰度閾值的圖像，完成初步去骨。
[0026]可選的，所述病變血管包括血管瘤、鈣化血管或硬化血管。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0028]因?yàn)椴∽冄艿陌霃脚c骨頭結(jié)構(gòu)的半徑近似，通過現(xiàn)有技術(shù)極易被誤判為骨頭結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致所述病變血管的提取不足，本發(fā)明通過對(duì)所述血管面的灰度值進(jìn)行梯度判斷，以提取病變血管，避免提取不足而丟失病變血管；
[0029]進(jìn)一步地，利用血管的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并通過半徑判斷、分叉判斷和梯度判斷對(duì)所述血管造影圖像進(jìn)行血管提取，提聞所述血管提取的有效性和精確度；
[0030]進(jìn)一步地，在所述血管傳播結(jié)束后，還包括在血管傳播結(jié)束位置的鄰域內(nèi)進(jìn)行血管查找，避免細(xì)小血管的丟失，進(jìn)一步地提高血管提取的精確度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1所示為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的血管提取方法的流程示意圖；
[0032]圖2所示為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的通過梯度判斷的血管提取圖片；
[0033]圖3所示為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的血管造影圖像的血管提取的圖片。
【具體實(shí)施方式】
[0034]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0035]其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍?，F(xiàn)有技術(shù)的血管提取方法如區(qū)域增長、動(dòng)態(tài)輪廓等很容易將骨頭等組織誤當(dāng)成血管提取，造成提取不足，或者將動(dòng)脈腫瘤等當(dāng)成非血管組織去除，造成提取不全。
[0036]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種血管提取方法，包括讀取血管造影圖像的序列；設(shè)定血管的起始面，根據(jù)所述起始面進(jìn)行血管傳播，依次形成若干層的血管面，以從所述血管造影圖像中提取血管；所述血管提取還包括獲取所述血管面的灰度梯度值，并通過對(duì)所述灰度梯度值進(jìn)行梯度判斷，以提取出病變血管。
[0037]本發(fā)明通過對(duì)所述血管面的灰度值進(jìn)行梯度判斷，以提取病變血管，避免提取不足而丟失病變血管。具體地，通過將所述血管面的灰度值與所述起始面的灰度值進(jìn)行比較，獲得所述血管面上像素點(diǎn)的灰度梯度值。
[0038]獲取所述灰度梯度值后，進(jìn)行梯度判斷，包括:提供梯度閾值及像素點(diǎn)占比；計(jì)算所述血管面上像素點(diǎn)的灰度梯度值，比較所述灰度梯度值與梯度閾值；若所述血管面中，所述灰度梯度值小于所述梯度閾值的像素點(diǎn)數(shù)的占比小于所述像素點(diǎn)占比，則所述血管面對(duì)應(yīng)為病變血管，并將所述病變血管提取為血管。
[0039]反之，若所述血管面中，所述灰度梯度值小于所述梯度閾值的像素點(diǎn)數(shù)的占比不小于所述像素點(diǎn)占比，則所述血管面對(duì)應(yīng)為骨頭結(jié)構(gòu)。
[0040]進(jìn)一步地，所述血管提取包括:所述血管傳播形成血管面后，還包括對(duì)所述血管面進(jìn)行半徑判斷和/或分叉判斷，其中，所述半徑判斷用于判斷所述血管面是否為有效血管面；所述分叉判斷用于判斷所述血管面是否為分叉血管面。
[0041]若血管提取形成有病變血管，則通過所述血管提取方法形成的血管包括起始面、有效血管面和病變血管；若血管提取未形成有病變血管，則通過所述血管提取方法形成的血管包括起始面和有效血管面。
[0042]如圖1所示為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的血管提取方法的流程示意圖，包括:
[0043]執(zhí)行步驟SI，讀取數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)為經(jīng)造影掃描獲得的血管造影圖像，其中，所述血管造影圖像中包含有血管和近似血管結(jié)構(gòu)的骨頭或其他結(jié)構(gòu)。后續(xù)地，需要將血管從所述血管造影圖像中提取出來。
[0044]進(jìn)一步地，獲取所述血管造影圖像后，還包括提供灰度閾值，并采用區(qū)域增長方法去除大于所述灰度閾值的圖像，完成初步去骨。通過上述初步去骨后，所述血管造影圖像中的部分骨頭結(jié)構(gòu)被剔除，以進(jìn)一步精確后續(xù)的血管提取工作。
[0045]繼續(xù)參考圖1，執(zhí)行步驟S2，設(shè)定所述血管的起始面。具體地，包括，通過手動(dòng)或自動(dòng)選取種子點(diǎn)的方式，在所述血管造影圖像中選取種子點(diǎn)，并通過獲取種子點(diǎn)的集合對(duì)應(yīng)獲取起始面。后續(xù)的血管提取將沿所述起始面進(jìn)行血管傳播，以提取血管。
[0046]執(zhí)行步驟S3，將所述起始面放入處理隊(duì)列。血管提取中的血管傳播是沿所述處理隊(duì)列中的起始面開始，所述處理隊(duì)列中有一個(gè)或一個(gè)以上的起始面，所述血管傳播需要將所述處理隊(duì)列中所有的起始面都完成血管傳播為終止。
[0047]執(zhí)行步驟S4，判斷處理隊(duì)列是否為空。若是，則血管提取結(jié)束。若否，則執(zhí)行步驟S5，即從處理隊(duì)列中取出起始面。
[0048]若執(zhí)行步驟S6,向前進(jìn)行血管傳播。具體地,通過快速行進(jìn)算法(Fast-Marching)向周圍進(jìn)行所述血管傳播，并且通過求解程函(Eikonal)方程進(jìn)行所述快速行進(jìn)算法計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的能譜U值，相同的能譜U值形成一個(gè)血管面。對(duì)應(yīng)于不同的能譜U值，則對(duì)應(yīng)構(gòu)成若干層不同的血管面。具體地，首先初始化，對(duì)所述起始面中任一起始點(diǎn)開始，記所述起始點(diǎn)為Alive點(diǎn),所述Alive點(diǎn)表示所以已到達(dá)的點(diǎn),其對(duì)應(yīng)的能譜U值保持不變,所述起始點(diǎn)的U值記為O。
[0049]從所述Alive點(diǎn)的鄰域內(nèi)的像素點(diǎn)開始計(jì)算，通過求解程函(Eikonal)方程，獲得所述鄰域內(nèi)的像素點(diǎn)的U值。其中，所述當(dāng)前待計(jì)算的像素點(diǎn)，即所述鄰域內(nèi)的點(diǎn)記為Trial點(diǎn)，其U值為I。除所述Alive點(diǎn)及Trial點(diǎn)外的點(diǎn)記為Far點(diǎn)，其U值=無窮大。
[0050]具體地,所述Trial點(diǎn)的U值通過求解下列公式中的u值獲得:
[0051](max {u-Uh, j,k, u-Ui+ljJjk,0}) +
[0052](max Iu-Ui, j—u, U-Ui, j+1,k，0}) +
[0053](Iiiaxlu-Ui,U-Ui,j,k+1,0}) = I
[0054]下面將進(jìn)行循環(huán)迭代，通過計(jì)算獲得Alive點(diǎn)，所有的Alive點(diǎn)構(gòu)成所述血管面。尋找所述Trial點(diǎn)集合中U值最小的點(diǎn)，將該點(diǎn)從Trial點(diǎn)集合中取出，設(shè)置為Alive點(diǎn)，其U值將被固定。查找所述Trial點(diǎn)集合中U值最小的點(diǎn)周圍6鄰域(或4鄰域)的點(diǎn)，如果是Far點(diǎn)，則把它加入Trail點(diǎn)集合,并計(jì)算其U值,如果已經(jīng)是Trail點(diǎn)，則更新其U值。
[0055]按照上述的循環(huán)迭代，當(dāng)所有的Trail點(diǎn)都變?yōu)锳live點(diǎn)，即所有的U值都已經(jīng)固定。
[0056]執(zhí)行步驟S7，血管傳播是否結(jié)束。即按照所述血管傳播進(jìn)行，并判斷是否滿足血管傳播的結(jié)束條件，所述結(jié)束條件為是否所有Trail點(diǎn)都變?yōu)锳live點(diǎn)，若所述所有的Trail點(diǎn)都變?yōu)锳live點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于血管提取即血管自然結(jié)束，所有是血管的點(diǎn)都被提取出。
[0057]若所述血管傳播結(jié)束，則執(zhí)行步驟S8，鄰域細(xì)小血管的查找確認(rèn)。即包括在血管傳播結(jié)束位置的鄰域內(nèi)進(jìn)行血管查找，以提取細(xì)小血管分支。所述血管查找包括:提供血管造影值的有效范圍，并在所述血管傳播結(jié)束位置的鄰域內(nèi)查找是否有屬于所述血管造影值的有效范圍的像素點(diǎn)，若有，則以所述像素點(diǎn)為起始點(diǎn)進(jìn)行血管提取。直至所有的細(xì)小血管提取完畢。則執(zhí)行步驟S4，判斷處理隊(duì)列是否為空。并根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行后續(xù)的處理。
[0058]若所述血管傳播未結(jié)束，則執(zhí)行后續(xù)的半徑判斷、梯度判斷和分叉判斷。具體地，執(zhí)行步驟S9，判斷當(dāng)前血管面是否為有效血管面。具體地通過半徑判斷，包括:提供半徑閾值，基于所述半徑閾值對(duì)血管傳播獲得的血管面進(jìn)行判斷，若所述血管面的血管半徑小于所述半徑閾值，則所述血管面為有效血管面；若所述待提取血管的半徑不小于所述半徑閾值，則繼續(xù)對(duì)所述血管面進(jìn)行所述梯度判斷，以判斷所述血管面是否為病變血管。
[0059]其中，所述半徑閾值的范圍為所述起始面的半徑的1.5~3倍。較佳地，所述半徑閾值為所述起始面的半徑的2倍。
`[0060]所述半徑判斷的依據(jù)為骨頭結(jié)構(gòu)和血管的半徑的差異，但是若所述血管發(fā)生病變，則可能造成病變血管和骨頭結(jié)構(gòu)的半徑近似。所以，若所述半徑判斷為無效血管，則還需要對(duì)其進(jìn)行梯度判斷，以將病變血管提取出來。
[0061]若血管提取形成有病變血管，則通過所述血管提取方法形成的血管包括起始面、有效血管面和病變血管；若血管提取未形成有病變血管，則通過所述血管提取方法形成的血管包括起始面和有效血管面。
[0062]根據(jù)上述判斷的判斷結(jié)果進(jìn)行后續(xù)處理，若所述半徑判斷后，所述血管面為有效血管面，則執(zhí)行步驟S11，判斷所述血管面是否為分叉血管面。若所述血管面不是有效血管面，則執(zhí)行步驟S10，判斷所述血管面是否為病變血管面。所述病變血管包括血管瘤、鈣化血管或硬化血管。
[0063]若步驟S9的判斷結(jié)果為無效血管面，執(zhí)行步驟SlO的梯度判斷，即判斷是否為病變血管。包括:首先通過將所述血管面的灰度值與所述起始面的灰度值或相鄰的血管面的灰度值進(jìn)行比較，獲得所述血管面上像素點(diǎn)的灰度梯度值。
[0064]具體地，坐標(biāo)點(diǎn)為i，j，k對(duì)應(yīng)的灰度梯度值G^k的計(jì)算公式如下:
[0065]Gijjjk = Iijjjk-11-1jjjkI + ! Iijjjk-1wjjjkI +
[0066]I Iijjjk-1ijj-1jkI + I Ii, Jjk-1i, J+i,k I +
[0067]I Ii, j, k_Ii, j, k-l I + I Ii, j, k_Ii, j, k+1
[0068]其中，I為對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的灰度值。上述公式為通過將所述血管面的灰度值與相鄰的血管面的灰度值進(jìn)行比較，獲得所述血管面上像素點(diǎn)的灰度梯度值。作為其他實(shí)施例，還可以通過將所述血管面的灰度值與所述起始面的灰度值進(jìn)行比較，獲得所述血管面上像素點(diǎn)的灰度梯度值。
[0069]通過上述計(jì)算后，獲得對(duì)應(yīng)的灰度梯度值。接著，提供梯度閾值及像素點(diǎn)占比；計(jì)算所述血管面上像素點(diǎn)的灰度梯度值，比較所述灰度梯度值與梯度閾值；若所述血管面中，所述灰度梯度值小于所述梯度閾值的像素點(diǎn)數(shù)的占比小于所述像素點(diǎn)占比，則所述血管面對(duì)應(yīng)為病變血管，并將所述病變血管提取為血管，即執(zhí)行步驟S16，接受當(dāng)前血管面，提取為血管。后續(xù)地，所述血管會(huì)接受若干層的血管面和病變血管，直至形成完整的血管。
[0070]若所述血管面中，所述灰度梯度值小于所述梯度閾值的像素點(diǎn)數(shù)的占比不小于所述像素點(diǎn)占比，則所述血管面對(duì)應(yīng)為骨頭結(jié)構(gòu)，則執(zhí)行步驟S15，拒絕當(dāng)前血管面，并保存當(dāng)前提取的血管。保存血管后，循環(huán)執(zhí)行至步驟S4繼續(xù)判斷處理隊(duì)列是否為空。
[0071]所述像素點(diǎn)占比可以為80%?90%，較佳地，所述像素點(diǎn)占比為90%。
[0072]通過上述梯度判斷后，將病變血管從所述無效血管中提取出來，提高血管提取的精確度。如圖2所示為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的通過梯度判斷的血管提取圖片。左圖為無梯度判斷的血管提取，右圖為本發(fā)明經(jīng)過梯度判斷的血管提取效果圖，兩圖相比較可見，左圖為現(xiàn)有技術(shù)未采用梯度判斷的效果圖，現(xiàn)有方法丟失病變血管和細(xì)小血管，而經(jīng)過本發(fā)明的梯度判斷后，可以提取出病變血管及丟失的細(xì)小血管。
[0073]若步驟S9的判斷結(jié)果為有效血管面，則執(zhí)行步驟S11，判斷所述血管面是否為分叉血管面。包括:若所述血管面形成的區(qū)域?yàn)檫B通域，則所述血管面未存在分叉點(diǎn)，則執(zhí)行步驟S12，接受當(dāng)前血管面，提取為血管。后續(xù)地，所述血管會(huì)接受若干層的血管面和病變血管，直至形成完整的血管。
[0074]若所述血管面形成的區(qū)域?yàn)榉沁B通域，則所述血管面存在分叉點(diǎn)，則執(zhí)行步驟S13根據(jù)分叉點(diǎn)形成多層血管面，基于所述分叉點(diǎn)將所述非連通域劃分為若干數(shù)目的連通域，以形成若干的血管面，并執(zhí)行步驟S14的分叉是否有效，對(duì)基于分叉點(diǎn)形成的若干血管面進(jìn)行所述半徑判斷，以確定是否為有效血管面。
[0075]具體地，若存在分叉，則執(zhí)行步驟S14，通過判斷分叉后形成的若干層的血管面是否為有效血管面，以判斷所述分叉是否有效，判斷方法可以使用本發(fā)明中的半徑判斷，即提供半徑閾值，基于所述半徑閾值對(duì)血管傳播獲得的血管面進(jìn)行判斷，若所述血管面的血管半徑小于所述半徑閾值，則所述血管面為有效分叉，則執(zhí)行步驟S16，接受當(dāng)前血管面，提取為血管。后續(xù)地，所述血管會(huì)循環(huán)接受若干層的血管面和病變血管，直至形成完整的血管。
[0076]若所述待提取血管的半徑不小于所述半徑閾值，則為無效分叉，則執(zhí)行步驟S15，拒絕當(dāng)前血管面，并保存當(dāng)前提取的血管。并在拒絕當(dāng)前血管面后，循環(huán)執(zhí)行至步驟S6繼續(xù)向前進(jìn)行血管傳播。
[0077]作為其他實(shí)施例，還可以對(duì)所述無效分叉進(jìn)行本發(fā)明中的梯度判斷，在此不贅述。
[0078]上述執(zhí)行步驟S12后，即接受非分叉的當(dāng)前血管面，提取為血管后，執(zhí)行步驟S17，血管傳播長度是否到達(dá)長度閾值。包括:設(shè)定長度閾值；若血管傳播長度超過所述長度閾值，則執(zhí)行步驟S18，保存當(dāng)前提取的血管，將當(dāng)前血管面作為新的起始面。即結(jié)束當(dāng)前血管提取，結(jié)束的血管面作為結(jié)束面，所述結(jié)束面和起始面作為所述提取血管的兩個(gè)端面。若所述血管傳播長度不大于所述長度閾值，則循環(huán)執(zhí)行步驟S6，向前進(jìn)行血管傳播。[0079]上述執(zhí)行步驟S16后，即接受當(dāng)前血管面，提取為血管后，則直接執(zhí)行步驟S18，保存當(dāng)前提取的血管，將當(dāng)前血管面作為新的起始面。即結(jié)束當(dāng)前血管提取，結(jié)束的血管面作為結(jié)束面，所述結(jié)束面和起始面作為所述提取血管的兩個(gè)端面。
[0080]執(zhí)行步驟S18后，則循環(huán)執(zhí)行步驟S3，將所述起始面放入處理隊(duì)列。并進(jìn)行后續(xù)的處理。包括血管傳播，及傳播過程中的半徑判斷、梯度判斷和半徑判斷。
[0081]通過上述步驟中的循環(huán)及判斷，直至所述步驟S4的判斷結(jié)果為是，結(jié)束整個(gè)的血管提取的循環(huán)流程。本發(fā)明適用于人體各部位的血管提取，包括頭部、胸部、腹部、下肢等。如圖3所示為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的血管造影圖像的血管提取的效果圖。依次分別對(duì)應(yīng)為胸腹部、胸部、腹部、下肢及胸部等部位血管提取圖片，該系列效果顯示本發(fā)明的方法對(duì)不同部位的血管提取均有效，均可以提取出病變血管和細(xì)小血管。
[0082]本發(fā)明適用于大動(dòng)脈腫瘤血管等病變血管的提取且避免提取不足，同時(shí)適用于細(xì)小分支血管的提取且避免過提取。本發(fā)明雖然增加了梯度信息的校正，但仍能快速提取出血管造影圖像中的血管，如下肢腹部血管提取約10s，頭胸部約I分鐘。相比之下，同樣提取效果的現(xiàn)有技術(shù)，其下肢血管提取約5-10分鐘，其他部位約3-5分鐘。
[0083]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):因?yàn)椴∽冄艿陌霃脚c骨頭結(jié)構(gòu)的半徑近似，通過現(xiàn)有技術(shù)極易被誤判為骨頭結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致所述病變血管的提取不足，本發(fā)明通過對(duì)所述血管面的灰度值進(jìn)行梯度判斷，以提取病變血管，避免提取不足而丟失病變血管；
[0084]進(jìn)一步地，利用血管的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并通過半徑判斷、分叉判斷和梯度判斷對(duì)所述血管造影圖像進(jìn)行血管提取，提聞所述血管提取的有效性和精確度；
[0085]進(jìn)一步地，在所述血管傳播結(jié)束后，還包括在血管傳播結(jié)束位置的鄰域內(nèi)進(jìn)行血管查找，避免細(xì)小血管的丟失，進(jìn)一步地提高血管提取的精確度。
[0086]本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種血管提取方法，包括讀取血管造影圖像的序列；設(shè)定血管的起始面，根據(jù)所述起始面進(jìn)行血管傳播，依次形成若干層的血管面，以從所述血管造影圖像中提取血管；其特征在于，所述血管提取還包括獲取所述血管面的灰度梯度值，并通過對(duì)所述灰度梯度值進(jìn)行梯度判斷，以提取病變血管。
2.如權(quán)利要求1所述的血管提取方法，其特征在于，包括:通過將所述血管面的灰度值和與其相鄰的血管面的灰度值進(jìn)行比較，或者將所述血管面的灰度值與所述起始面的灰度值進(jìn)行比較，獲得所述血管面上像素點(diǎn)的灰度梯度值。
3.如權(quán)利要求1所述的血管提取方法，其特征在于，包括:所述梯度判斷包括:提供梯度閾值及像素點(diǎn)占比；計(jì)算所述血管面上像素點(diǎn)的灰度梯度值，比較所述灰度梯度值與梯度閾值；若所述血管面中，所述灰度梯度值小于所述梯度閾值的像素點(diǎn)數(shù)的占比小于所述像素點(diǎn)占比，則所述血管面對(duì)應(yīng)為病變血管，并將所述病變血管提取為血管。
4.如權(quán)利要求3所述的血管提取方法，其特征在于，若所述血管面中，所述灰度梯度值小于所述梯度閾值的像素點(diǎn)數(shù)的占比不小于所述像素點(diǎn)占比，則所述血管面對(duì)應(yīng)為骨頭結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的血管提取方法，其特征在于，通過快速行進(jìn)算法向周圍進(jìn)行所述血管傳播。
6.如權(quán)利要求5述的血管提取方法，其特征在于，所述快速行進(jìn)算法包括求解程函方程。
7.如權(quán)利要求1所述的血管提取方法，其特征在于，所述血管提取包括:所述血管傳播形成血管面后，還包括對(duì)所述血管面進(jìn)行半徑判斷和/或分叉判斷，其中，所述半徑判斷用于判斷所述血管面是否為有效血管面；所述分叉判斷用于判斷所述血管面是否為分叉血管面。`
8.如權(quán)利要求7所述的血管提取方法，其特征在于，若血管提取形成有病變血管，則通過所述血管提取方法形成的血管包括起始面、有效血管面和病變血管面；若血管提取未形成病變血管，則通過所述血管提取方法形成的血管包括起始面和有效血管面。
9.如權(quán)利要求7所述的血管提取方法，其特征在于，所述半徑判斷包括:提供半徑閾值，基于所述半徑閾值對(duì)所述血管面進(jìn)行判斷，若所述血管面的血管半徑小于所述半徑閾值，則所述血管面為有效血管面；若所述待提取血管的半徑不小于所述半徑閾值，則繼續(xù)對(duì)所述血管面進(jìn)行所述梯度判斷，以判斷所述血管面是否為病變血管。
10.如權(quán)利要求9所述的血管提取方法，其特征在于，所述半徑閾值的范圍為所述起始面的半徑的1.5~3倍。
11.如權(quán)利要求10所述的血管提取方法，其特征在于，所述半徑閾值為所述起始面的半徑的2倍。
12.如權(quán)利要求7所述的血管提取方法，其特征在于，對(duì)所述血管面進(jìn)行所述半徑判斷后，若所述血管面為有效血管面，還包括進(jìn)行分叉判斷，包括:若所述血管面形成的區(qū)域?yàn)檫B通域，則所述血管面未存在分叉點(diǎn)；若所述血管面形成的區(qū)域?yàn)榉沁B通域，則所述血管面存在分叉點(diǎn)，并基于所述分叉點(diǎn)將所述非連通域劃分為若干數(shù)目的連通域，以形成若干的血管面，并對(duì)基于分叉點(diǎn)形成的若干血管面進(jìn)行所述半徑判斷，以確定是否為有效血管面。
13.如權(quán)利要求1所述的血管提取方法，其特征在于，所述血管提取還包括:設(shè)定長度閾值；若根據(jù)所述血管傳播長度超過所述長度閾值，則保存提取的血管面，并將結(jié)束的血管面作為結(jié)束面，所述結(jié)束面和起始面作為所述提取血管的兩個(gè)端面。
14.如權(quán)利要求13所述的血管提取方法，其特征在于，以所述結(jié)束面為新的起始面，進(jìn)行血管提取。
15.如權(quán)利要求1所述的血管提取方法，其特征在于，所述血管傳播結(jié)束后，還包括在血管傳播結(jié)束位置的鄰域內(nèi)進(jìn)行血管查找，以提取細(xì)小血管分支。
16.如權(quán)利要求15所述的血管提取方法，其特征在于，所述血管查找包括:提供血管造影值的有效范圍，并在所述血管傳播結(jié)束位置的鄰域內(nèi)查找是否有屬于所述血管造影值的有效范圍的像素點(diǎn)，若有，則以所述像素點(diǎn)為起始點(diǎn)進(jìn)行血管提取。
17.如權(quán)利要求1所述的血管提取方法，其特征在于，所述起始面為起始點(diǎn)的集合，通過手動(dòng)或自動(dòng)種子點(diǎn)算法獲取所述起始點(diǎn)。
18.如權(quán)利要求1所述的血管提取方法，其特征在于，所述提供血管起始面之前包括如下步驟:讀取血管造影圖像；提供灰度閾值，并采用區(qū)域增長方法去除大于所述灰度閾值的圖像，完成初步去骨。
19.如權(quán)利要求1所述的血管提取方法，其特征在于，所述病變血管包括血管瘤、鈣化血管或硬化血管 。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK103871043SQ201210537636
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月12日
【發(fā)明者】李程, 毛玉妃, 王曉東 申請(qǐng)人:上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司