一种血管内超声图像序列中钙化斑块帧的自动检索方法
【专利摘要】一种血管内超声图像序列中钙化斑块帧的自动检索方法，所述方法的具体步骤是：a、对各帧IVUS图像进行各向异性扩散滤波；b、对各向异性扩散滤波后的各帧IVUS图像进行极坐标变换；c、根据极坐标视图求得各个角度的径向灰度变化曲线；d、初步检索含钙化斑块的图像；e、精细检索含钙化斑块的图像。本发明无需采集IVUS设备的原始射频信号和背向散射信号，降低了所述方法的应用条件，而且检索过程全自动完成，不需要医生的手动参与，不仅可使医生从繁重的手工检索工作中解脱出来，而且可快速获得客观、可重复性高的检索结果，能够为冠心病的计算机辅助诊断和制定介入治疗方案等提供可靠依据。
【专利说明】一种血管内超声图像序列中钙化斑块帧的自动检索方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对血管内超声图像序列进行自动检索，检出含有钙化斑块的关键帧，并对钙化区域进行自动定位的方法，属于医学成像【技术领域】。
【背景技术】
[0002]冠心病是指由于脂质代谢不正常，冠状动脉血液中的脂质沉着在原本光滑的动脉内膜上形成斑块，这些斑块逐渐增多造成血管腔狭窄，使血流受阻，导致心脏缺血。
[0003]血管内超声(intravascular ultrasound, IVUS)成像是目前临床广泛采用的诊断血管病变，尤其是冠心病以及检测易损斑块的微创介入影像技术。它将微型化的超声探头通过导管技术送入血管腔内，显示血管的横截面图像。利用该技术既可以观察管腔和粥样硬化斑块的形态，也可以根据回声特性判断病变的性质、定量测定管腔和斑块的尺寸及管腔狭窄程度。
[0004]临床常用的超声导管回撤速度是0.5 mm/s,帧速率为30帧/秒，以此速率通过Imm长的血管段可以得到60帧图像，对一段长约20mm的血管段进行一次超声导管回撤即可获得约1200帧图像，因而IVUS图像序列的数据量巨大，且前后帧之间非常相似，具有很强的相关性。
[0005]为了对血管腔、管壁和斑块组织的形态进行定量测量并分析斑块成分，以确定病变程度，需从IVUS图像序列中找出存在病变的图像，并对其中的斑块进行识别和分类。但是，IVUS图像序列的数据量巨大，且由于采用高频超声探头，使得图像受噪声干扰严重，对比度低，因而上述工作若由医生手动逐帧完成，则是一项非常繁琐的工作，不仅速度慢、效率低，而且判断和分析的结果容易受到医生的专业知识和临床经验的影响，可重复性差。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种血管内超声图像序列的自动检索方法，检出含有钙化斑块的关键帧，并对钙化区域进行自动定位，为冠心病的计算机辅助诊断和制定介入治疗方案等提供依据。
[0007]本发明所述问题是以下述技术方案实现的:
一种血管内超声图像序列中钙化斑块帧的自动检索方法，所述方法根据IVUS图像径向灰度曲线的斜率值来判断斑块是否存在，具体步骤如下:
a、对各帧IVUS图像进行各向异性扩散滤波，减少噪声和无用信息，同时保留、增强图像的边缘信息；
b、对各向异性扩散滤波后的各帧IVUS图像进行极坐标变换，将其变换到以图像中心为坐标原点的极坐标系中，得到极坐标视图；
C、根据极坐标视图求得各个角度的径向灰度变化曲线；
d、初步检索含钙化斑块的图像:
将每一径向灰度变化曲线的斜率最大值(即极径上的灰度跳变极值)与预设的参考阈值进行对比，如果某方向上的灰度变化曲线的斜率最大值超过所设阈值，则初步认定该方向属于钙化区域，否则不属于；
e、精细检索含钙化斑块的图像:
如果初步认定极坐标视图中的某列像素属于钙化区域，那么判断其邻域内的连续列像素，如果都属于初步认定的钙化区域，则该区域属于钙化区域，否则该区域不是钙化斑块，最后将最终检测到的钙化斑块的具体位置显示在图像中。
[0008]上述血管内超声图像序列中钙化斑块帧的自动检索方法，对各帧IVUS图像进行各向异性扩散滤波的具体方法如下:
遍历整幅图像，对当前像素Cr，_7)，首先计算其在8-邻域方向上的灰度梯度即
的值U=l，2，…，8)，然后，将原始图像的灰度值Jtl(H)作为各向异性扩散滤波器零时
刻的输入/(HO)，求得滤波后图像:
【权利要求】
1.一种血管内超声图像序列中钙化斑块帧的自动检索方法，其特征是，所述方法根据IVUS图像径向灰度曲线的斜率值来判断斑块是否存在，具体步骤如下: a、对各帧IVUS图像进行各向异性扩散滤波，减少噪声和无用信息，同时保留、增强图像的边缘信息； b、对各向异性扩散滤波后的各帧IVUS图像进行极坐标变换，将其变换到以图像中心为坐标原点的极坐标系中，得到极坐标视图； C、根据极坐标视图求得各个角度的径向灰度变化曲线； d、初步检索含钙化斑块的图像: 将每一径向灰度变化曲线的斜率最大值、即极径上的灰度跳变极值，与预设的参考阈值进行对比，如果某方向上的灰度变化曲线的斜率最大值超过所设阈值，则初步认定该方向属于钙化区域，否则不属于； e、精细检索含钙化斑块的图像: 如果初步认定极坐标视图中的某列像素属于钙化区域，那么判断其邻域内的连续列像素，如果都属于初步认定的钙化区域，则该区域属于钙化区域，否则该区域不是钙化斑块，最后将最终检测到的钙化斑块的具体位置显示在图像中。
2.根据权利要求1所述的一种血管内超声图像序列中钙化斑块帧的自动检索方法，其特征是，对各帧IVUS图像进行各向异性扩散滤波的具体方法如下: 遍历整幅图像，对当前像素(x，y)'，首先计算其在8-邻域方向上的灰度梯度即哭4的值(k=1，2，...，8)，然后，将原始图像的灰度值Jtl(H)作为各向异性扩散滤波器零时刻的输入/(HO)，求得滤波后图像:
3.根据权利要求1或2所述的一种血管内超声图像序列中钙化斑块帧的自动检索方法，其特征是，对各向异性扩散滤波后的各帧IVUS图像进行极坐标变换的具体方法如下: 设原直角坐标图像为(x，y)，那么利用直角坐标(x，y)'与极坐标(p，θ)的转换关系:
【文档编号】A61B8/12GK103479399SQ201310472195
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】孙正, 刘冰茹, 李梦婵, 王立欣, 高启翔, 胡宏伟 申请人:华北电力大学（保定）