一种动脉粥样硬化斑块医学图像的处理方法

摘要

本发明公开了一种动脉粥样硬化斑块医学图像的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：1)用交互式的方式进行血管壁、脂质池以及斑块三部分的半自动化分割，勾画出各自的轮廓线，记录坐标并输出文件；2)读入坐标文件，在斑块的裂纹肇始处产生裂纹，进行疲劳裂纹扩展模拟分析，计算斑块破裂的寿命(plaque life，简称PL)；3)结合已有病人样本，计算得出该病人动脉截面不同位置肇始裂纹的危险指数，绘制危险指数图。本发明以病人获得的动脉粥样硬化斑块医学图像为基础，提供一种动脉医学图像的处理方法，利用商用软件绘制出该病人动脉医学危险指数图，还可以不断扩充新的病人样本使得绘制的危险指数图更加准确、可靠，可辅助医学研究。

主权项

一种动脉粥样硬化斑块医学图像的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：1)用交互式的方式进行血管壁、脂质池以及斑块三部分的半自动化分割，勾画出各自的轮廓线，记录坐标并输出坐标文件；2)读入坐标文件，在斑块的裂纹肇始处产生裂纹，进行疲劳裂纹扩展模拟分析，计算斑块破裂的寿命；3)结合已有病人样本，计算得出所需计算病人动脉截面不同位置肇始裂纹的危险指数，绘制危险指数图；其中，所述步骤1)中交互式的方式如下：分割之前，首先将彩色图像转换为灰度图像，对图像进行对比度拉伸以增加模糊边缘的能辨度；勾画轮廓时，利用Canny算子检测出外边缘，再利用边界跟踪算法将轮廓的坐标点按顺时针的顺序扫描出来，得到有序的轮廓点，已勾画部分的像素被设定为最低的0像素，对已勾画好的图像进行参数的开运算以消除人眼不易分辨的连通部分；对灰度图像进行二值化，轮廓以外的所有的像素都会被设定为白像素，再利用像素与图像边缘的连通性将轮廓外的白像素消除；步骤2)中疲劳裂纹扩展模拟分析过程划分步骤进行，每一步采取相同的裂纹扩展步长Δa，某一步裂纹形态下的有限元分析后，依次提取应力裂纹尖端的应力强度因子，计算裂纹扩展方向，产生下一步的裂纹尖端，计算这一步裂纹扩展的时间，重建模并重划分网格，重复上述步骤直到斑块破裂；有限元分析中，裂纹尖端的一层单元采用奇异单元，其他位置采用四边形单元；提取应力强度因子采用的是商用软件自带的围道积分方法；计算裂纹扩展方向，采用最大切向法则公式，扩展角度的计算公式为：其中，θ是裂纹扩展角，K_I是裂纹的I型应力强度因子，K_II是裂纹的II型应力强度因子；裂纹扩展的时间ΔN_i，采用的公式为：其中，ΔN_i是裂纹扩展时间，Δa是裂纹扩展步长，C和m是疲劳常数，ΔK_i是第i步应力强度因子的变化；斑块破裂的寿命是由每一步的ΔN_i相加而成；步骤3)中，在已有病人样本中的所有病人之一的动脉血管不同裂纹肇始位置的斑块破裂寿命中，选取最小值得出该已有病人样本中的所有病人之一斑块的整体寿命；已有病人样本中斑块破裂的整体寿命最大的定危险指数为1，以已有病人样本中斑块整体寿命最大的病人的斑块破裂的整体寿命除以所需计算病人的某处肇始裂纹后的斑块破裂寿命，即得到所需计算病人该处危险指数值，即可绘制所需计算病人的危险指数图。