一种冠状动脉分割方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种冠状动脉分割方法和装置。
【背景技术】
[0002] 冠状动脉的分割在医学领域的各个方面都起到很大的作用，尤其是冠状动脉血管 造影（CTA)对引起胸痛的也血管疾病具有良好的筛查作用，同时，CTA成像的后处理技术也 能够对疾病进行准确的诊断和治疗，包括对疾病患病部位的定位，严重程度的评估，手术实 时导航W及术后的跟踪评价等。而CTA图像后处理的关键技术之一就是把冠状动脉完整并 准确地提取出来。
[0003] 冠状动脉分割的现有方法主要分为H大类；全自动分割、半自动分割和人工交 互式分割。全自动分割方法，如kitslaar方法（Kitslaar，P.，etal. ,2008.Connected componentandmorpholgybasedextractionofarterialcenterlinesofthe heart(CocomoBeach).,TheMidasJournal(2008))首先检测出升主动脉和整个也脏范 围，然后在也脏范围内分割出候选的冠状动脉成分，从主动脉处开始用连接成分分析并对 该些成分进行区域增长，得到整个血管树的分割结果。但是，该方法准确性不够高，会连入 一些非冠脉血管，而且对血管末端的分割识别能力不够强。
[0004] 半自动分割方法需要较少的人工干预，每段血管可W给一个点作为输入，如基于 知识的最短路径法和冠脉树形态重建法。人工交互式分割方法需要更多的人工干预，可W 用一系列手动选取的点或一个点和一个阔值作为输入。但是，该两种方法需要一些人为干 预，而且分割的准确性不高，有的冠脉血管不能分割出来。
[0005] 无论哪类方法对冠脉根部的分割都有较好的结果，对细小分支的分割能力有限， 而且综合已有方法的分割结果评价得出的结论是全自动分割的方法对冠脉提取的准确性 更好，但是，该些全自动分割可能提取出很多非冠状动脉的血管点，从而在一定程度上影响 分割结果。
【发明内容】
[0006] 本发明解决的问题是提供一种冠状动脉分割方法和装置，能完整、准确且自动地 提取出左右冠状动脉，便于医生对也血管疾病等进行定性和定量的诊断和治疗。
[0007] 为了解决上述问题，本发明提供了一种冠状动脉分割方法，包括如下步骤：
[0008] (1)确定原始图像中主动脉的位置，并对所述原始图像进行增强滤波，得到增强滤 波图像；
[0009] (2)根据所述主动脉的位置、所述原始图像及所述增强滤波图像的灰度，确定左、 右冠状动脉的起始区域；
[0010] (3)基于至少一预设分割阔值分割所述增强滤波图像，获取所述预设阔值对应的 候选区域，并根据所述预设阔值对应的候选区域和所述左、右冠状动脉的起始区域，确定所 述左、右冠状动脉的候选区域；
[0011] (4)根据所述主动脉和所述左、右冠状动脉候选区域的位置关系，分别对所述左、 右冠状动脉候选区域进行筛选，得到所述左、右冠状动脉的保留候选区域，并将所述保留候 选区域和起始区域进行连接，得到所述左、右冠状动脉。
[0012] 上述一种冠状动脉分割方法，优选地，得到所述左、右冠状动脉的起始区域的过程 包括：
[0013] (1)将所述主动脉的轮廓向外扩大m毫米，与所述主动脉之间形成环状结构；
[0014] (2)计算所述环状结构内每一个像素点P成为血管点的概率P;
[0015] (3)所述概率P大于预定阔值的像素点为血管点，并统计所述血管点的连通区域；
[0016] (4)根据所述连通区域与所述主动脉的位置关系W及所述连通区域的灰度值，计 算每一个所述连通区域的条件值t，并根据所述条件值tW及所述连通区域和所述主动脉 的位置关系，进行降序排序；
[0017] (5)在所述主动脉左右两侧，分别选取所排序后的前M个连通区域，并依次对所述 前M个连通区域进行区域生长，若第S个连通区域的生长区域达到预定体积阔值，则将其作 为对应侧的起始区域，其中，S《M。
[0018] 上述一种冠状动脉分割方法，优选地，所述成为血管点的概率P的计算公式为：
[0019]
[0020] 其中，Sp为所述像素点P在所述原始图像中的灰度值；Sm"为所述原始图像中最大 的灰度值；Smi。为所述原始图像中最小的灰度值；Ep为所述像素点P在所述增强滤波图像中 的灰度值；Em。,为所述增强滤波图像中最大的灰度值；Emi。为所述增强滤波图像中最小的灰 度值；a和目均大于等于0小于等于1，且两者之和等于1。
[0021] 上述一种冠状动脉分割方法，优选地，所述预定阔值为0. 45。
[0022] 上述一种冠状动脉分割方法，优选地，每一个所述连通区域条件值t的计算公式 为：
[0023]
[0024] 其中，所述AG。^为任一个所述连通区域内所有像素点的平均灰度值;AGm"为所有 所述连通区域中像素点平均灰度值的最大值;AGmi。为所有所述连通区域中像素点平均灰度 值的最小值；DiStut为任一个所述连通区域距离所述主动脉的距离；DiSm"为所有所述连通 区域距离所述主动脉距离的最大值；DiSmi。为所有所述连通区域距离所述主动脉距离的最 小值。
[00巧]上述一种冠状动脉分割方法，优选地，得到所述左、右冠状动脉的候选区域的过程 包括：
[002引 （1)选取N个预设分割阔值，分别对所述增强滤波图像进行阔值分割，得到对应的 N个阔值分割结果；
[0027] (2)在所述N个阔值分割结果中，去除位于所述左、右冠状动脉起始区域的扩展区 域外的像素点，则得到所述N个阔值对应的候选区域；
[0028] (3)分别计算每一个所述N个预设分割阔值对应的位于所述主动脉左边的候选区 域和所述左冠状动脉起始区域的体积W及每一个所述N个预设分割阔值对应的位于所述 主动脉右边的候选区域和所述右冠状动脉起始区域的体积；
[0029] (4)根据所述N个预设分割阔值的降序顺序，将所述相邻阔值对应的体积的变化 率最大的预设分割阔值分别作为所述左、右冠状动脉的最佳阔值，则所述左、右冠状动脉的 最佳阔值对应的分割图像中的候选区域为所述左、右冠状动脉的候选区域。
[0030] 上述一种冠状动脉分割方法，优选地，对所述左、右冠状动脉候选区域进行筛选的 方法包括；将所述左、右冠状动脉的最佳阔值对应的分割图像进行融合，得到融合图像；在 所述融合图像中，根据血管的生理解剖结构，获取所述左、右冠状动脉起始区域W及候选区 域的中线；选取所述候选区域的中线距离所述起始区域最小的点位于所述候选区域中线的 端点的某一个区域范围内的候选区域，即得到所述保留候选区域。
[0031] 上述一种冠状动脉分割方法，优选地，若所述保留候选区域中线的位于所述起始 区域中线下端，则将所述保留候选区域中线与起始区域中线中相邻的两个端点进行直线连 接。
[0032] 上述一种冠状动脉分割方法，优选地，若所述保留候选区域中线位于所述起始区 域中线的侧面，则通过点线射线连接的方法进行连接。
[0033] 为了解决上述问题，本发明还提供了一种冠状动脉分割装置，包括：
[0034] 增强滤波图像获取单元，适于确定原始图像中主动脉的位置，并对所述原始图像 进行增强滤波，得到增强滤波图像；
[00巧]起始区域获取单元，适于根据所述主动脉位置、所述原始图像W及所述增强滤波 图像的灰度，得到左、右冠状动脉的起始区域；
[0036] 候选区域获取单元，适于基于至少一预设分割阔值分割所述增强滤波图像，获取 所述预设阔值对应的候选区域，并根据所述预设阔值对应的候选区域和所述左、右冠状动 脉的起始区域，确定所述左、右冠状动脉的候选区域；
[0037] 筛选连接单元，适于根据所述主动脉和所述左、右冠状动脉候选区域的位置关系， 分别对所述左、右冠状动脉候选区域进行筛选，得到所述左、右冠状动脉的保留候选区域， 并将所述保留候选区域和起始区域进行连接，得到所述左、右冠状动脉。
[003引与现有技术相比，本发明利用原始图像和增强滤波图像的两种灰度信息，并结合 主动脉的位置，对冠状动脉的起始区域进行定位，具有很强的鲁棒性；
[0039] 进一步地，采用多个阔值对增强滤波图像进行分割，将分割的结果进行分析，得到 对增强滤波图像进行分割的最佳阔值，从而更加准确地得到冠状动脉的候选区域；
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