(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810379289.0
(22)申请日 2018.04.25
(71)申请人 数坤（北京）网络科技有限公司
地址 100020 北京市朝阳区门外大街1
号11层(安贞孵化器D416号)
(72)发明人 张成军 崔宇
(74)专利代理机构 厦门致专利代理事务所
(普通合伙) 35224
代理人 刘兆庆 张谦
(51)Int.Cl.
G06T 7/00(2017.01)
G06T 7/70(2017.01)
G06F 17/27(2006.01)
A61B 5/02(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种心脏冠脉血管自动分段
图像的血管中心线，定义血管中心线中各点的三
冠脉；S3、从识别的右冠脉中识别RCA、R-PDA以及
R-PLB；S4、从识别的左冠脉中识别LM、LAD及LCX；
S5、从识别的LCX中识别OM1、OM2及OM3；S6、从识
别的LAD中识别D1、D2及D3；S7、从识别的LAD及
LCX中识别RI。本发明基于心脏冠脉血管的中心
线数据，对各个步骤中的识别算法均进行改进，
可以准确的从几十到上百根血管中自动识别出
需要的目标血管并准确命名。权利要求书2页 说明书7页 附图4页CN 108717695 A 2018.10.30
C N 108717695
A
1.心脏冠脉血管自动分段命名方法，其特征在于，包括：
S1、提取心脏冠脉3D图像的血管中心线，定义血管中心线中各点的三维坐标；
定义沿着人的两肩方向为X轴，人左手所在方向为X轴正方向；
定义沿着人的胸口方向，垂直于X轴为Y轴正方向；
定义沿着人体向下方向为Z轴正方向；
S2、基于血管中心线从心脏冠脉血管中识别左冠脉及右冠脉；
S21、从呈两棵树状结构的心脏冠脉血管中分别寻最长的血管；
S22、从获得的两根最长的血管的起始点开始往其延伸方向寻第M个像素点，将第M个像素点处的X坐标值较大的血管标记为左冠脉，将第M个像素点处的X坐标值较小的血管标记为右冠脉；M∈[30,80]。
2.如权利要求1所述的心脏冠脉血管自动分段命名方法，其特征在于：M＝50。
3.如权利要求1所述的心脏冠脉血管自动分段命名方法，其特征在于，还包括步骤S3：从识别的右冠脉中识别RCA；
步骤S3具体执行以下步骤：
S31、在右冠脉中寻在Y轴方向走向最大的血管，标记为RCA_possible；
S32、比较RCA_possible的终点的Y轴坐标和右冠脉起点的Y轴坐标，若RCA_possible的终点的Y轴坐标大于右冠脉起点的Y轴坐标，则将RCA_possible认定为RCA，否则进入步骤S33；
S33、在右冠脉血管中寻在Z轴走向最大的血管，标记为RCA。
4.如权利要求3所述的心脏冠脉血管自动分段命名方法，其特征在于：所述步骤S3还包括识别R-PLB以及R-PDA的步骤，其具体执行以下步骤：
S34、确定左冠脉的起始点leftRoot和右冠脉的起始点rightRoot，计算他们的中点坐标midRoot[x，y，z]；
S35、在所识别的RCA的底部平缓部分寻所有在RCA的X轴正方向或者Y轴负方向的分叉，将这些血管按照在RCA上分叉点出现的顺序保存进PDA_PLB_possible_list，并进入步骤S36；若不到任何一条符合条件的血管组成PDA_PLB_possible_list，则R-PDA和R-PLB 不存在，步骤S3终止；
S36、计算PDA_PLB_possible_list中所有血管在XY平面上和midRoot点的距离，将距离最小的血管识别为R-PDA；
S37、在PDA_PLB_possible_list中排在R-PDA之后的血管中，寻一根最长的血管，识别为R-PLB；若PDA_PLB_possible_list在R-PDA之后没有血管，则R-PLB不存在，步骤S3终止。
5.如权利要求1所述的心脏冠脉血管自动分段命名方法，其特征在于，还包括步骤S4：从识别的左冠脉中识别LM、LAD及LCX；
S41、定义LAD与LCX重叠的部分为LM，限定LM的总长度值的最大值为LM Max；
S42、采用循环策略，从左冠脉中识别LAD及LCX：
S421、定义最短分支血管长度值阈值区间[N1,N2]；以阈值N1开始循环，删除左冠脉中长度小于N1的分支血管；则对于后续循环有N'＝(N+n)，式中，N'为当前阈值，N为上次循环阈值，n为循环增量，删除左冠脉中长度小于N'的分支血管；
S422、在每次循环中寻可能的LAD与LCX组合，将整个循环结果中识别的组合可能记录为LCX_LAD_List；
可能的LCX为：在LM后的分支中寻走向为Y轴正方向或者X轴负方向，且在Z轴上取得最大值的血管；可能的LAD为：在LM后的分支中寻走向为Y轴负方向或者X轴正方向，且在Z 轴上取得最大值的血管；
S423、访问LCX_LAD_List中的每一组LAD和LCX组合，获取每组LAD和LCX组合的len(LM)和abs(len(LAD)–len(LCX))，寻其中abs(len(LAD)–len(LCX))值最小且满足len(LM)＜LM Max的那组LAD与LCX组合作为识别结果；式中，len(LM)为LM血管的长度，abs(len(LAD)–len(LCX))为LAD和LCX长度差的绝对值；
S43：在步骤S42所识别的LCX上查沿着Z轴向下且相对于LCX沿X轴负方向并且沿Z轴正方向延伸的血管，将寻到的血管定义为新的LCX；若寻不到符合条件的血管，保留步骤S42所识别的LCX结果。
6.如权利要求5所述的心脏冠脉血管自动分段命名方法，其特征在于：LM Max＝120个像素点，N1＝30个像素点，N2＝80个像素点。
7.如权利要求5所述的心脏冠脉血管自动分段命名方法，其特征在于：还包括从识别的LCX中识别OM1、OM2及OM3的步骤S5，步骤S5具体执行以下步骤：
S51、识别LCX上的所有分支血管，组成OM1OM2List；
S52、定义距离比例DR xy＝D x/D y，式中，D x为LAD与LCX在XZ平面上投影在X轴方向上的平均距离，D y为LAD与LCX在YZ平面上投影在Y轴方向上的平均距离；
S53、给定距离比例阈值DR C，进行OM1、OM2及OM3的识别：
当DR xy＜DR C时，在OM1OM2List中按照各分支血管在LCX上的出现顺序寻3根相对于LCX沿y轴负方向走向的分支血管，获得OM1、OM2及OM3的识别结果；
当DR xy＞DR C时，在OM1OM2List中按照各分支血管在LCX上的出现顺序寻3根相对于LCX沿x轴正方向走向的分支血管，获得OM1、OM2及OM3的识别结果。
8.如权利要求7所述的心脏冠脉血管自动分段命名方法，其特征在于：所述距离比例阈值DRc＝0.13。
9.如权利要求7所述的心脏冠脉血管自动分段命名方法，其特征在于：还包括从识别的LAD中识别D1及D2的步骤S6，步骤S6具体执行以下步骤：
S61、按照在LAD上出现的顺序保存在LAD上所有分支血管进Dlist；
S62、在Dlist上依次出三根相对LAD沿着Y轴正方向走向的血管，获得D1、D2及D3的识别结果。
10.如权利要求9所述的心脏冠脉血管自动分段命名方法，其特征在于：还包括从识别的LCX及LAD中识别RI的步骤S7；
S7：计算OM1或者D1距离LM的距离，若OM1距离LM的距离不超过6个点，则将步骤S53识别的OM1、OM2、OM3分别修改为RI、OM1及OM2；若D1距离LM的距离不超过6个点，则将步骤S62识别的D1、D2及D3分别修改为RI、D1及D2。
心脏冠脉血管自动分段命名方法
技术领域
[0001]本发明涉及心脏冠脉血管图像处理领域，具体涉及一种心脏冠脉血管自动分段命名方法。
背景技术
[0002]对于心脏相关疾病的诊断而言，对心脏左右冠脉的血管识别和命名是至关重要的一步。然而心脏冠脉血管不同的个体有各种各样的变异，有的人只有十几根血管，而有的人则有多几十甚至上百根血管，所以对心脏冠脉血管的划分识别一直是一个非常耗时也耗费人工的工作。
发明内容
[0003]本发明的目的在于提供一种基于心脏冠脉血管中心线数据的心脏冠脉血管自动分段命名方法。
[0004]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0005]心脏冠脉血管自动分段命名方法，包括：
[0006]S1、提取心脏冠脉3D图像的血管中心线，定义血管中心线中各点的三维坐标；[0007]定义沿着人的两肩方向为X轴，人左手所在方向为X轴正方向；
[0008]定义沿着人的胸口方向，垂直于X轴为Y轴正方向；
[0009]定义沿着人体向下方向为Z轴正方向；
[0010]S2、基于血管中心线从心脏冠脉血管中识别左冠脉及右冠脉；
[0011]S21、从呈两棵树状结构的心脏冠脉血管中分别寻最长的血管；
[0012]S22、从获得的两根最长的血管的起始点开始往其延伸方向寻第M个像素点，将第M个像素点处的X坐标值较大的血管标记为左冠脉，将第M个像素点处的X坐标值较小的血管标记为右冠脉；M∈[30,80]。
[0013]进一步地，M＝50。
[0014]进一步地，还包括步骤S3：从识别的右冠脉中识别RCA；
[0015]步骤S3具体执行以下步骤：
[0016]S31、在右冠脉中寻在Y轴方向走向最大的血管，标记为RCA_possible；[0017]S32、比较RCA_possible的终点的Y轴坐标和右冠脉起点的Y轴坐标，若RCA_ possible的终点的Y轴坐标大于右冠脉起点的Y轴坐标，则将RCA_possible认定为RCA，否则进入步骤S33；
[0018]S33、在右冠脉血管中寻在Z轴走向最大的血管，标记为RCA。
[0019]进一步地，所述步骤S3还包括识别R-PLB以及R-PDA的步骤，其具体执行以下步骤：[0020]S34、确定左冠脉的起始点leftRoot和右冠脉的起始点rightRoot，计算他们的中点坐标midRoot[x，y，z]；
[0021]S35、在所识别的RCA的底部平缓部分寻所有在RCA的X轴正方向或者Y轴负方向
的分叉，将这些血管按照在RCA上分叉点出现的顺序保存进PDA_PLB_possible_list，并进入步骤S36；若不到任何一条符合条件的血管组成PDA_PLB_possible_list，则R-PDA和R-PLB不存在，步骤S3终止；
[0022]S36、计算PDA_PLB_possible_list中所有血管在XY平面上和midRoot点的距离，将距离最小的血管识别为R-PDA；
[0023]S37、在PDA_PLB_possible_list中排在R-PDA之后的血管中，寻一根最长的血管，识别为R-PLB；若PDA_PLB_possible_list在R-PDA之后没有血管，则R-PLB不存在，步骤S3终止。
[0024]进一步地，还包括步骤S4：从识别的左冠脉中识别LM、LAD及LCX；
[0025]S41、定义LAD与LCX重叠的部分为LM，限定LM的总长度值的最大值为LM Max；[0026]S42、采用循环策略，从左冠脉中识别LAD及LCX：
[0027]S421、定义最短分支血管长度值阈值区间[N1,N2]；以阈值N1开始循环，删除左冠脉中长度小于N1的分支血管；则对于后续循环有N'＝(N+n)，式中，N'为当前阈值，N为上次循环阈值，n为循环增量，删除左冠脉中长度小于N'的分支血管；
[0028]S422、在每次循环中寻可能的LAD与LCX组合，将整个循环结果中识别的组合可能记录为LCX_LAD_List；
[0029]可能的LCX为：在LM后的分支中寻走向为Y轴正方向或者X轴负方向，且在Z轴上取得最大值的血管；可能的LAD为：在LM后的分支中寻走向为Y轴负方向或者X轴正方向，且在Z轴上取得最大值的
血管；
[0030]S423、访问LCX_LAD_List中的每一组LAD和LCX组合，获取每组LAD和LCX组合的len (LM)和abs(len(LAD)–len(LCX))，寻其中abs(len(LAD)–len(LCX))值最小且满足len (LM)＜LM Max的那组LAD与LCX组合作为识别结果；式中，len(LM)为LM血管的长度，abs(len (LAD)–len(LCX))为LAD和LCX长度差的绝对值；
[0031]S43：在步骤S42所识别的LCX上查沿着Z轴向下且相对于LCX沿X轴负方向并且沿Z轴正方向延伸的血管，将寻到的血管定义为新的LCX；若寻不到符合条件的血管，保留步骤S42所识别的LCX结果。
[0032]进一步地，LM Max＝120个像素点，N1＝30个像素点，N1＝80个像素点。
[0033]进一步地，还包括从识别的LCX中识别OM1、OM2及OM3的步骤S5，步骤S5具体执行以下步骤：
[0034]S51、识别LCX上的所有分支血管，组成OM1OM2List；
[0035]S52、定义距离比例DR xy＝D x/D y，式中，D x为LAD与LCX在XZ平面上投影在X轴方向上的平均距离，D y为LAD与LCX在YZ平面上投影在Y轴方向上的平均距离；
[0036]S53、给定距离比例阈值DR C，进行OM1、OM2及OM3的识别：
[0037]当DR xy＜DR C时，在OM1OM2List中按照各分支血管在LCX上的出现顺序寻3根相对于LCX沿y轴负方向走向的分支血管，获得OM1、OM2及OM3的识别结果；
[0038]当DR xy＞DR C时，在OM1OM2List中按照各分支血管在LCX上的出现顺序寻3根相对于LCX沿x轴正方向走向的分支血管，获得OM1、OM2及OM3的识别结果。
[0039]进一步地，所述距离比例阈值DRc＝0.13。
[0040]进一步地，还包括从识别的LAD中识别D1及D2的步骤S6，步骤S6具体执行以下步
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