CN100462049C - 修正c臂床位移动造成双平面血管三维重建偏差的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种修正因C臂床位移动所造成的双平面血管三维重建偏差的方法。包括如下步骤：双平面造影图像关键帧选择步骤，造影图像由导管机采用固定方式采集，在某一个造影面上连续采集时间至少持续一个心动周期；特征点标识步骤，分别在两幅造影图像中确定并标记图像细节特征点的位置；计算偏差步骤，利用两幅造影图像中的特征点位置信息，计算出相对位置偏差；修正偏差步骤，将该偏差累加到感兴趣血管轮廓识别数据中。本发明方法可以去除双平面血管三维重建中所利用的两个造影图像必须在造影过程中C臂床位不能发生改变的限制，同时简化了实施双平面血管造影的过程，进而减少了患者注入造影剂和接受X射线辐射的剂量。
Description
技术领域
本发明涉及诊断医学成像领域的X射线血管造影及三维成像术，特别应用于心脏冠状动脉导管疾病诊断中的双平面血管三维重建，具体指利用C臂X射线造影系统(导管机)以固定采集方式获得的两幅(双平面)冠脉图像重建出血管的三维模型。本发明结合双平面血管三维重建方法，给出一种能修正由于C臂在造影过程中床位的移动所造成的重建偏差的方法。
背景技术
冠心病严重威胁着人类的健康，随着医学的不断发展，冠状动脉介入治疗在临床上得到了广泛的应用。冠状动脉造影术具有准确、直观、微创、无痛苦的特点，它利用穿刺针经皮穿刺动脉血管(股动脉或桡动脉)后置入细小造影导管于心脏冠状动脉开口处，然后注入造影剂使得冠状动脉在X射线下显影成二维图像，这样便能较为明确地揭示冠状动脉的解剖畸形及其阻塞性病变的位置、程度与范围，为下一步治疗做准备。但是冠脉的二维图像所提供给临床医生的医疗信息很有限，为了进一步对冠脉疾病进行定量描述和诊断，冠脉血管的三维重建成为临床新的需求，由于利用冠脉三维模型可对病变部位进行任意角度观察，这就为临床医生提供了一种更为直观判断冠状动脉病变和预计在后面介入治疗中所用到的支架型号的手段，可因此有效地指导冠心病的介入治疗，具有很高的临床意义和应用价值。
冠状动脉血管三维重建一直是三维医学成像领域中的难点，由于患者心脏跳动和呼吸运动无时无刻不在进行，使得利用常规CT或DSA设备无法获取既定时刻冠状动脉的体数据，三维重建也就无法进行。双平面冠状动脉血管三维重建法仅仅利用导管机以固定采集方式获得的满足特定要求的两幅冠脉图像，便能重建出冠状动脉血管的三维模型，弥补了由于患者心脏跳动和呼吸运动而致使利用常规CT或DSA设备无法进行三维重建的缺点，并且该重建方法具有实施方便、重建快捷准确的优点，它只需要在两个不同造影位上采集冠状动脉的两幅造影图像，即可重建出冠状动脉的三维模型，简化了临床医生进行冠状动脉造影术的过程，同时也减少了患者接收X射线辐射强度和造影剂剂量。
由于临床医生在采集冠脉造影图像时为了将感兴趣部分血管段移动到视野中来，一般会在造影过程中移动C臂床位，这种情况在变换C臂造影角度进行重新造影时经常发生，如图1所示，(112)为造影平面(一)(111)中感兴趣血管段的造影图像，如果C臂床位不移动，该感兴趣血管段在造影平面(二)(121)中的造影图像是(123)，为了得到最佳的观察视野，可通过床位移动将(123)变换至(122)。这造成的直接后果是利用该图像进行双平面血管三维重建将得不到正确的结果。因此双平面血管三维重建中所使用到的两幅造影图像必须是床位相对未发生移动的两幅造影图像，这样就限制了双平面血管三维重建在临床当中的应用。为了克服这一限制，医生需要反复地调整C臂床位来使感兴趣血管段均在两个造影图像中。本发明所涉及的修正因C臂床位移动所造成的双平面血管三维重建偏差的方法解决了这一约束，它在原有图像不做任何修改的前提下，简单地利用在不同图像中人眼可区分的特征点位置信息即达到修正偏差的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种修正因C臂床位移动所造成的双平面血管三维重建偏差的方法。
本发明所提供的一种修正因C臂床位移动所造成的双平面血管三维重建偏差的方法，其特点在于，该方法仅是对二维图像上感兴趣血管段轮廓识别数据的修正，对于双平面血管三维重建本身不构成影响。
上述修正偏差的方法，其特点在于，包括如下步骤：双平面造影图像关键帧选择步骤，造影图像由导管机采用固定方式采集，在某一个造影角度位置上连续采集至少持续一个心动周期的时间，关键帧选择在感兴趣血管段造影最清晰时刻；特征点标识步骤，分别在两幅造影图像中确定并标记图像细节特征点的位置；计算偏差步骤，通过两幅双平面造影图像中特征点的位置信息，依据三维透视投影原理，经过几何投影变换，计算出该特征点的相对位置偏差；修正偏差步骤，将该偏差累加到感兴趣血管轮廓识别数据中。
上述修正偏差的方法，其特点在于，去除了造影过程中C臂床位不能移动的限制，简化了实施双平面血管造影的过程，进而减少了患者注入造影剂和接受X射线辐射的剂量。
上述修正偏差的方法，其特点在于，造影过程中C臂床位移动是指两个造影图像中其中一个造影图像关键帧造影时的位置相对于另一个造影图像关键帧造影时的位置改变。
上述修正偏差的方法，其特点在于，造影过程中C臂床位移动包括床位在6个方向上(前、后、左、右及升、降)的位置改变。
上述修正偏差的方法，其特点在于，造影图像关键帧选择方法还可以结合心脏周期运动的相位标记曲线(ECG信号曲线)来确定，这样在保证感兴趣血管段造影最清晰的同时，还可保证其在两个造影图像中的位置和形态相互对应。
上述修正偏差的方法，其特点在于，当在其中一个造影图像中标记出特征点的位置后，另一个造影图像中将有唯一一条特征点匹配指引线与之对应，该特征点匹配指引线是依据三维透视投影原理，经过几何投影变换计算得到。
上述修正偏差的方法，其特点在于，当在其中一个造影图像中标记出特征点的位置后，在另一个造影图像中标记出的同一个特征点到特征点匹配指引线上任意一点的差值均可作为计算偏差使用。
本发明的功效如下：
1、该方法去除了双平面血管三维重建中所利用的两个造影图像必须在造影过程中C臂床位不能发生改变的限制，扩展了双平面血管三维重建的应用范围。它在原有图像不做任何修改的前提下，简单地利用在不同图像中人眼可区分的特征点的位置信息即达到修正偏差的目的。
2、使用该方法后由于不需要再反复地调整C臂床位来使感兴趣血管段均在两个造影图像中，因而简化了实施双平面血管造影的过程，进而减少了患者注入造影剂和接受X射线辐射的剂量。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1是根据本发明方法的C臂床位移动对双平面血管三维重建的影响示意图。
图2是根据本发明方法的实施步骤流程图。
具体实施方式
本发明的实施方式可围绕图2所示的流程图来展开说明。双平面血管三维重建方法需要两个不同造影角度的造影图像来完成，为叙述方便定义成为造影图像(一)和造影图像(二)，本发明的实施步骤需要在这两幅造影图像中交替进行。不失一般性，以造影图像(一)为例进行说明：第一步，选择造影关键帧图像(211)，造影图像保存了冠状动脉在至少一个心动周期内的变化情况，关键帧图像选择的目的是保证感兴趣血管段在图像中清晰无重影现象，造影图像关键帧的选择还可以结合心脏周期运动的相位标记曲线(ECG信号曲线)来确定，这样在保证感兴趣血管段造影最清晰的同时，还可保证其在两个造影图像中的位置和形态相互对应。第二步，在关键帧图像中标识出一个人眼可区分的特征点(212)，该特征点必须在造影图像(二)中也能够通过人眼区分出来，否则就要重新选择图像中其它的特征点。接下来如果在造影图像(一)和(二)中均标记好了特征点，则进入偏差的计算步骤(213)，系统通过两幅双平面造影图像中特征点的位置信息，依据三维透视投影原理，经过几何投影变换，计算出该特征点的相对位置偏差。否则直接进行血管轮廓的识别(214)，求得血管轮廓数据。当先前计算有偏差信息，则下一步进行血管轮廓数据的偏差修正(215)，否则直接存贮血管轮廓数据备用。当按照上述流程在造影图像(一)和(二)中均得到了感兴趣血管轮廓数据，对C臂床位移动造成双平面血管三维重建偏差的修正随即完成，接下来便可进行双平面血管三维重建(236)。
Claims (7)
1.一种修正因造影过程中C臂床位移动所造成的双平面血管三维重建偏差的方法，其中造影过程中C臂床位移动是指两幅双平面造影图像中一幅双平面造影图像相对于另一幅双平面造影图像位置的改变，其特征在于，包括如下步骤：
双平面造影图像关键帧选择步骤，造影图像由导管机采用固定方式采集，在某一个造影角度位置上连续采集至少持续一个心动周期的时间；
特征点标识步骤，分别在两幅双平面造影图像中确定并标识特征点；
计算偏差步骤，通过两幅双平面造影图像中特征点的位置信息，依据三维透视投影原理，经过几何投影变换，计算出该特征点的相对位置偏差；
修正偏差步骤，将该偏差累加到感兴趣血管轮廓识别数据中。
2.如权利要求1所述的偏差修正方法，其特征在于，造影过程中C臂床位移动包括床位在前、后、左、右及升、降6个方向上的位置改变。
3.如权利要求1所述的偏差修正方法，其特征在于，双平面造影图像关键帧的选择结合心脏周期运动的相位标记曲线来确定。
4.如权利要求1所述的偏差修正方法，其特征在于，所标识的特征点必须在两幅双平面造影图像中都能够通过人眼区分出来，否则就要重新选择其它的特征点。
5.如权利要求1所述的偏差修正方法，其特征在于，当在其中一幅双平面造影图像中标识出特征点的位置后，另一幅双平面造影图像中将有唯一一条特征点匹配指引线与之对应。
6.如权利要求5所述的偏差修正方法，其特征在于，特征点匹配指引线依据三维透视投影原理，经过几何投影变换计算得到。
7.如权利要求5所述的偏差修正方法，其特征在于，当在其中一幅双平面造影图像中标识出特征点的位置后，在另一幅双平面造影图像中标识出的同一个特征点到特征点匹配指引线上任意一点的差值作为计算偏差使用。
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