基于弹性小球动态平衡的医学图像中血管参数测量方法

摘要

基于弹性小球动态平衡的医学图像中血管参数测量方法属于医学成像技术领域。该方法首先在血管待测量部位输入一条多段线(Polyline)，然后对多段线进行迭代收敛计算直到平衡状态。迭代收敛过程中包括多段线离散为一组数据点、离散出的数据点逐步膨胀为小球、小球和多段线的变形。平衡状态下得到的多段线提供了测量部位血管的中心线和长度信息，小球提供了血管直径信息。本发明利用弹性小球动态平衡方法进行医学图像中血管参数测量，可用于任何成像设备获得的血管图像，包括数字减影血管造影(DSA)、核磁共振(MRI)、CT和超声等其他成像设备，实现了各种血管图像测量方法的统一，在医学辅助诊断和微创介入治疗中具有很高的应用价值。

主权项

1.一种基于弹性小球动态平衡的医学图像中血管参数测量方法，其特征在于采用在待测量血管部位产生一条多段线Polyline，然后通过对该多段线进行迭代收敛到平衡状态以计算待测量部位血管的中心线、血管直径和血管长度参数；多段线的迭代收敛过程由以下三个步骤组成：步骤a).多段线的离散化，即以多段线上每一条线段的端点作为原始数据点，离散化就是在相邻原始数据点之间每隔一定的距离产生新的数据点，按照如下公式进行：公式1式中P_i表示离散之前多端线上第i个数据点的位置坐标，表示经离散后P_i-1和P_i之间新增的第l_i个数据点位置坐标，i≥2，且P_i，0＝P_i-1，P_i，1＝P_i，d_i＝d(P_iP_i-1)表示数据点P_i和P_i-1之间的欧氏距离，d₁和d₂为距离常量，函数ceil表示下取整；为了消除离散过程中的局部自相交曲线，对公式1补充一个约束条件，即令其中m₁＝1，如果m＞3，且当l_i∈{1，2…m_i}，n∈{1，2…i-1}时，如果使得则d₃是常量；步骤b).对步骤a)中得到的数据点逐步膨胀为小球，即首先给定一个初始直径，以步骤a)中得到的数据点所在位置为中心作一个初始小球，然后不断增加小球的直径；步骤c).对步骤b)中小球膨胀到与血管壁发生碰撞时，小球和多段线将发生变形，即对于与血管壁碰撞的小球，在保证多段线弹性能量最小的前提下沿着远离其与血管壁碰撞的方向运动并膨胀直到小球达到平衡状态，小球在运动过程中将不断改变小球中心，步骤a)中得到的数据点的新位置组成新的多段线并对新的多段线按照步骤a)进行离散化；重复步骤c)直到多段线和小球不再继续变形即达到平衡状态，此时所有小球在血管内部处于最大充盈状态，平衡状态下，小球直径代表了血管直径，多段线表示血管的中心线，多段线的长度表示测量部位血管的长度，多段线长度按以下公式计算： l＝∑p_i-1p_i；所述的平衡状态为所有小球在血管内部处于最大充盈状态。