一种动脉模型快速生成方法

技术领域

本发明涉及血管模型构建技术领域，特别涉及一种动脉模型快速生成方法。

背景技术

冠状动脉是包裹在人体心脏表面的一系列血管，主要为心脏运输血液和传送能量，因其形状呈冠状，因此叫做冠状动脉，简称冠脉。冠脉内的血液能否正常通行将直接影响整个心脏的血液循环，同时也是冠心病的重要判断标准之一。现有技术对于冠脉的检测手段有以下两种。

DSA（数字减影血管造影技术），是先将作为造影剂的碘对比剂注入冠脉开口，依靠碘对比剂流经的方向和充盈的冠脉血管，然后借助X线辅助采集病人的冠脉血管中被碘对比剂充盈的冠脉血管的造影图像。

CTA(CT angiography，CT血管造影)也称非创伤性血管成像技术，可以在CT室内获得CTA图像，然后对CTA图像进行处理，重建出冠脉的三维结构，再对该三维结构进行网格和数学建模。这种方式检测过程快，但是CTA信噪比低，对于检测对象中远端小血管及微小血管不够敏感，仅凭CTA检查结果进行诊断，信息较局限，漏诊误诊较多，尤其对于缺乏经验的低年资医生而言，漏诊概率更大。

现有的DSA获得的是平面图像，而CTA本身只能获取粗略的三维模型，一些分支血管可能存在断续的情况，为此需要一种快速补全模型的方法。

发明内容

针对现有技术获取的冠状动脉动态模型存在部分断点的问题，本发明提供了一种动脉模型快速生成方法，结合初步三维模型以及血流速度，补全整个模型中的断点，达到动脉模型快速生成的效果。

以下是本发明的技术方案。

一种动脉模型快速生成方法，包括：

利用CTA对冠状动脉造影并进行三维重建，得到三维模型，其中存在断点的血管为目标血管；

利用DSA造影得到目标血管的连续的若干造影图像；

根据目标血管趋势和造影图像计算基准血流速度；

根据断点区域内的局部血流方向和血管方向模拟血管趋势，补全断点血管得到完整动脉模型。

本发明结合了两项技术的优势，利用DSA造影得到的平面图像来完善和修复CTA得到的三维模型，使得模型中可能存在的残缺断点可以被快速修复，以达到完整模型的快速生成效果。

作为优选，所述基准血流速度的获取过程包括：结合造影图像视角和三维模型确定平行段落，利用造影图像连续帧计算平行段落的血流速度，作为基准血流速度。由于造影图像获得的是二维图，因此计算得到的速度仅是该二维平面上的投影的血流速度，由于血管有弯折，因此只有平行与该平面的段落，计算出的速度才是准确的。

作为优选，所述平行段落的确定过程包括：以与造影图像相同的视角对三维模型进行截图，从三维模型的目标血管中找到与截图平面平行的段落，作为平行段落。由于三维模型中血管是立体的，具有弯曲方向，因此可以作为参照来寻找与截图平面平行的血管段落。

作为优选，所述模拟血管趋势的过程包括：利用造影图像连续帧计算断点段落的局部血流速度，局部血流速度不小于基准血流速度的，造影图像中的方向即为最终血管方向；局部血流速度小于基准血流速度的，为非平行段落，造影图像中的方向即为血管投影方向，根据局部血流速度和基准血流速度的向量关系得到偏离角度，其中偏离角度的正负方向根据断口血管方向得到。非平行段落中，血管投影方向的速度矢量看作为真实方向的分向量，而真实方向的速度绝对值即是基准血流速度，因此很容易得到真实的矢量相对于投影的偏离角度，且由于断口本身的方向可以从三维模型中得到，因此结合断口方向和血管投影方向即可最终得到待补全的血管方向。

作为优选，所述断点血管的直径小于等于断口处血管直径。

作为优选，所述DSA造影的图像帧率大于等于每秒30帧。

本发明的实质性效果包括：以现有技术为工具，结合两种技术的优势，利用DSA造影得到的平面图像来完善和修复CTA得到的三维模型，使得模型中可能存在的残缺断点可以被快速修复，以达到完整模型的快速生成效果。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本申请的技术方案进行描述。另外，为了更好的说明本发明，在下文中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未做详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

实施例：

一种动脉模型快速生成方法，包括：

利用CTA对冠状动脉造影并进行三维重建，得到三维模型，其中存在断点的血管为目标血管；

利用DSA造影得到目标血管的连续的若干造影图像；

根据目标血管趋势和造影图像计算基准血流速度；

根据断点区域内的局部血流方向和血管方向模拟血管趋势，补全断点血管得到完整动脉模型。

本实施例结合了两项技术的优势，利用DSA造影得到的平面图像来完善和修复CTA得到的三维模型，使得模型中可能存在的残缺断点可以被快速修复，以达到完整模型的快速生成效果。

其中基准血流速度的获取过程包括：结合造影图像视角和三维模型确定平行段落，利用造影图像连续帧计算平行段落的血流速度，作为基准血流速度。由于造影图像获得的是二维图，因此计算得到的速度仅是该二维平面上的投影的血流速度，由于血管有弯折，因此只有平行与该平面的段落，计算出的速度才是准确的。

其中平行段落的确定过程包括：以与造影图像相同的视角对三维模型进行截图，从三维模型的目标血管中找到与截图平面平行的段落，作为平行段落。由于三维模型中血管是立体的，具有弯曲方向，因此可以作为参照来寻找与截图平面平行的血管段落。

本实施例的模拟血管趋势的过程包括：利用造影图像连续帧计算断点段落的局部血流速度，局部血流速度不小于基准血流速度的，造影图像中的方向即为最终血管方向；局部血流速度小于基准血流速度的，为非平行段落，造影图像中的方向即为血管投影方向，根据局部血流速度和基准血流速度的向量关系得到偏离角度，其中偏离角度的正负方向根据断口血管方向得到。非平行段落中，血管投影方向的速度矢量看作为真实方向的分向量，而真实方向的速度绝对值即是基准血流速度，因此很容易得到真实的矢量相对于投影的偏离角度，且由于断口本身的方向可以从三维模型中得到，因此结合断口方向和血管投影方向即可最终得到待补全的血管方向。

其中断点血管的直径小于等于断口处血管直径。DSA造影的图像帧率大于等于每秒30帧。

本实施例的实质性效果包括：以现有技术为工具，结合两种技术的优势，利用DSA造影得到的平面图像来完善和修复CTA得到的三维模型，使得模型中可能存在的残缺断点可以被快速修复，以达到完整模型的快速生成效果。

本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。