[发明专利]一种基于隐式可变形模型的心血管影像重构方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于隐式可变形模型的心血管影像重构方法及系统，所述方法包括：获取人体心脏三维影像，并利用心脏三维影像的参数构造嵌函数偏微分方程；采用快速推进法和碰撞向前法相结合的方式，分别初始化心血管主动脉影像和冠状动脉影像，并进行膨胀、光滑以及对流处理，求解所述嵌函数偏微分方程，得到重构后的心血管三维影像；再利用行进方块法对所述重构后的心血管三维影像进行处理，得到心血管三维模型。所述方法及系统解决了目前的心血管影像重构方法普遍存在的计算稳定性较差的问题，实现了在保证计算结果稳定性的前提下，快速准确地分割出所需要区域，操作简单，便于后续进行计算流体力学分析等。

技术领域

本发明涉及医疗影像处理技术领域，更具体地，涉及一种基于隐式可变形模型的心血管影像重构方法及系统。

背景技术

随着计算血流动力学(CFD)的不断发展，人们发现血流动力学与心血管疾病的形成、发展和治疗存在密切联系。近些年来，对心血管系统中的血流动力学研究一直是生物力学和生物医学工程研究的热点。很多研究学者尝试将计算血流动力学技术应用于心血管领域中，通过获取一些血流特征，用于辅助诊断心血管疾病。而计算血流动力学需要基于心血管三维模型进行计算，这就需要先从心血管影像中提取或者重构出心血管三维模型。

心脏三维医学影像包括但不限于心脏计算机断层成像(CT/CTA)、核磁共振成像(MRI/MRA)、单光子发射计算断层成像(SPECT)等。现有的心血管影像重构方法主要包括阈值法、聚类法或者区域生长法，阈值法是基于灰度值将一幅灰度影像分割成二进制影像，从而将原始影像分割开，但不适用于复杂的影像分割。聚类法将影像分割为k个聚类进行迭代，重构的结果质量取决于最初的一组集群和k值，这将导致重构结果对参数非常敏感。区域生长法是将具有相似性质的像素集合起来构成区域，也是一种基于迭代的方法，所以空间和时间开销都比较大。综上所述，上述这些方法无法保证心血管影像重构模型的结果的稳定性，所以，如何设计一种能够保证计算结果稳定性的心血管影像重构方法，成为目前面临的一个主要问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于隐式可变形模型的心血管影像重构方法及系统，解决目前的心血管影像重构方法普遍存在的计算稳定性较差的问题，实现了在保证计算结果稳定性的前提下，快速准确地分割出所需要区域。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于隐式可变形模型的心血管影像重构方法，包括以下步骤：

获取人体心脏三维影像，并利用心脏三维影像的参数构造嵌函数偏微分方程；

利用有限差分法求解所述嵌函数偏微分方程，得到重构后的心血管三维影像；

利用行进方块法对所述重构后的心血管三维影像进行处理，得到心血管三维模型。

优选地，利用心脏三维影像的参数构造的所述嵌函数偏微分方程如方程(1)所示：

其中，表示嵌函数对迭代时间项t的偏微分，w₁表示膨胀系数，G(x)表示膨胀速度函数；w₂表示光滑系数，H(x)表示心脏三维影像的平均曲率；w₃表示对流系数，其中I表示心脏三维影像的强度。

优选地，所述利用有限差分法求解所述嵌函数偏微分方程，得到重构后的心血管三维影像，具体包括以下步骤：

利用碰撞向前法对心脏三维影像中的冠状动脉影像进行初始化，以及利用快速推进法对心脏三维影像中的主动脉影像进行初始化，得到所述嵌函数偏微分方程的初始条件

基于所述初始条件对心脏三维影像中的曲面部分进行膨胀、光滑以及对流处理，得到重构后的心血管三维影像。