一种人体冠状动脉血管的递推建模方法

摘要

人体冠状动脉血管的递推建模方法，属于数字图像处理与医学成像的交叉领域。本发明首先在由心脏切片图像建立的心脏和冠状动脉血管静态模型的基础上，同时考虑心脏的法向和切向的运动以建立它们的运动模型，然后进一步将从实际单臂X射线造影图像数据重建得到的个体三维冠状动脉血管树与冠状动脉血管模型作差异比较，若拓扑差异较大，则构建新的特异性冠状动脉血管模型，反之，则对两者进行融合，以获得更具一般性的冠状动脉血管模型。本发明可以通过递推的方式不断更新模型以得到一个更加接近人体生理实际的冠状动脉血管模型以及其他具有特异性的冠状动脉血管模型，为临床治疗或研究提供客观的指导和参考。

主权项

一种人体冠状动脉血管的递推建模方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：第1步建立冠状动脉血管三维静态模型，其过程为：(1.1)提取冠状动脉血管切片轮廓；(1.2)提取冠状动脉血管的中轴点与半径，中轴点为冠状动脉血管切片轮廓的形心，同时假设冠状动脉为圆形，冠状动脉血管的半径为轮廓的内切圆半径；(1.3)重建冠状动脉血管三维骨架模型：把步骤(1.2)提取的冠状动脉血管各个分支的中轴点用B样条曲线进行拟合得到冠状动脉血管三维骨架模型，即初始时刻下的冠状动脉血管中轴三维静态模型；(1.4)构建带半径的冠状动脉三维模型：在所述的冠状动脉血管三维骨架模型上使用广义圆柱模型加入半径信息，建立带半径的冠状动脉三维模型，即冠状动脉血管三维静态模型；第2步建立冠状动脉血管三维动态模型，其过程为：(2.1)建立冠状动脉血管中轴三维动态模型：利用冠状动脉血管与心包的附着关系，将心包动态模型的运动信息转化为冠状动脉血管的运动信息，该运动信息包括法向运动矢量和切向运动矢量；在冠状动脉血管中轴取等间隔的点作为冠状动脉血管取样点，在冠状动脉血管取样点上添加冠状动脉血管的运动信息，以建立心动周期的七个阶段内的运动模型，得到它们在整个心脏周期的运动模型；然后对这些取样点在同一时刻的位置进行B样条曲线拟合得到对应于每一时刻的冠状动脉血管中轴三维静态模型，一个周期中所有时刻的冠状动脉血管中轴三维静态模型组成冠状动脉血管中轴三维动态模型；(2.2)在冠状动脉血管中轴三维动态模型上加半径信息，得到冠状动脉血管三维动态模型；第3步利用从不同个体的单臂X射线造影图像重建得到的三维冠状动脉血管树，补充和更新冠状动脉血管三维动态模型，其过程为：(3.1)利用单臂X射线造影图像，构建造影系统世界中心坐标系下的不同个体的三维冠状动脉血管树；在重建得到的三维冠状动脉血管树中找到与冠状动脉血管中轴三维静态模型中血管对应的血管段为参考血管段； (3.2)对重建的三维冠状动脉血管树进行空间变换，计算变换后的参考血管段与其在冠状动脉血管中轴三维静态模型中的对应血管段的平均距离，当该距离最小时得到最佳变换矩阵；(3.3)利用最佳变换矩阵将冠状动脉血管模型归一化到造影系统世界中心坐标系后，计算重建的三维冠状动脉血管树的坐标矢量角，当坐标矢量角大于坐标矢量角门限h1，或平均距离大于平均距离门限h2时，则将该个体重建的三维冠状动脉血管树作为具有特异性的冠状动脉血管中轴三维静态模型，然后再加入半径信息和运动信息，得到具有特异性的冠状动脉血管三维动态模型；当坐标矢量角小于坐标矢量角门限h1，且平均距离小于平均距离门限h2，则将重建的三维冠状动脉血管树与冠状动脉血管中轴三维静态模型进行融合，得到更加通用化的冠状动脉血管中轴三维静态模型，然后再加入半径信息和运动信息，得到更加通用化的冠状动脉血管三维动态模型。