本發(fā)明涉及一種用于血管造影的影像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及應(yīng)用在多角度造影下血管對應(yīng)位置關(guān)系的便捷檢索系統(tǒng)，包括多投照角度造影影像的極線約束關(guān)系和對應(yīng)位置特征點(diǎn)檢測，尤其涉及確定不同角度造影中形態(tài)學(xué)差異較大血管、或形態(tài)學(xué)比較相似的多條血管的對應(yīng)關(guān)系。

背景技術(shù)：

為了使血管造影影像更真實(shí)地反映血管分布結(jié)構(gòu)，目前臨床造影系統(tǒng)常對血管進(jìn)行多角度x射線造影，并通過臨床醫(yī)生對多角度造影影像對應(yīng)關(guān)系的檢查，確定血管的真實(shí)結(jié)構(gòu)。但當(dāng)血管的形態(tài)學(xué)差異較大時，或者存在多條血管形態(tài)學(xué)比較相似時，有時難以確認(rèn)同一條血管在兩個投照角度造影影像中的位置關(guān)系。

除此之外，目前現(xiàn)有技術(shù)中，還可通過導(dǎo)絲經(jīng)皮介入血管，根據(jù)導(dǎo)絲在多角度造影影像中的位置確定對應(yīng)血管。該方法盡管能實(shí)現(xiàn)確認(rèn)多角度造影影像中的對應(yīng)血管，但需要導(dǎo)絲經(jīng)皮介入，存在創(chuàng)傷、操作復(fù)雜風(fēng)險大，且用時較長不能夠快速得到結(jié)果；由于導(dǎo)絲的使用，也導(dǎo)致成本上升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種多角度造影下血管對應(yīng)位置關(guān)系檢索方法及系統(tǒng)，通過兩個造影面的極線約束關(guān)系確定兩個造影角度影像中血管位置的對應(yīng)關(guān)系。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明具體提供了如下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供了一種多角度造影下血管位置關(guān)系檢索系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括造影機(jī)、造影影像接收模塊、中心點(diǎn)校準(zhǔn)模塊、特征點(diǎn)檢測模塊、特征點(diǎn)對應(yīng)血管模塊，其中：

所述造影機(jī)用于多投照角度的血管造影，以及對該造影影像進(jìn)行采集；

所述造影影像接收模塊用于接收所述造影機(jī)傳出的影像，并將該影像傳輸給中心點(diǎn)校準(zhǔn)模塊；

所述中心點(diǎn)校準(zhǔn)模塊，用于校準(zhǔn)多角度造影系統(tǒng)機(jī)械臂松動或旋轉(zhuǎn)引起的中心點(diǎn)偏移；

所述特征點(diǎn)檢測模塊，用于接受顯示模塊輸入的基準(zhǔn)影像目標(biāo)血管的若干特征點(diǎn)，并通過空間極線約束關(guān)系檢測第二影像對應(yīng)特征點(diǎn)；

所述特征點(diǎn)對應(yīng)血管模塊用于確定特征點(diǎn)所在血管，所述特征點(diǎn)是指能表示血管形態(tài)特征的解剖標(biāo)志點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述中心點(diǎn)校準(zhǔn)模塊進(jìn)一步包括：

校準(zhǔn)點(diǎn)輸入模塊，其用于接受用戶輸入的兩個投照角度造影影像若干對對應(yīng)位置特征點(diǎn)；極線約束模塊，其用于通過極線約束關(guān)系，計算基準(zhǔn)影像的投影點(diǎn)在第二影像中的極線；誤差最小化模塊，其用于將第一投照系統(tǒng)作為固定系統(tǒng)，將若干校準(zhǔn)點(diǎn)在第二影像的投影點(diǎn)與相應(yīng)極線間距離的綜合定義為誤差函數(shù)，通過誤差函數(shù)調(diào)整極線約束關(guān)系，校準(zhǔn)第二投照系統(tǒng)中心點(diǎn)位置；中心點(diǎn)變換模塊，使用誤差結(jié)果對第二造影角度中心點(diǎn)空間位置進(jìn)行變換，以減小兩個角度造影中心點(diǎn)偏移誤差。其中，所述中心點(diǎn)為造影機(jī)中c型臂的旋轉(zhuǎn)中心，或其他造影設(shè)備進(jìn)行造影時的取景空間中心。

優(yōu)選地，所述特征點(diǎn)檢測模塊進(jìn)一步包括：

基準(zhǔn)影像特征點(diǎn)輸入模塊，其用于人工選取基準(zhǔn)影像目標(biāo)血管若干特征點(diǎn)；極線約束模塊，使用空間極線約束關(guān)系計算基準(zhǔn)影像特征點(diǎn)在第二影像的極線位置；第二影像特征點(diǎn)對應(yīng)位置獲取模塊，利用第二影像中若干條極線和血管的相交位置確定基準(zhǔn)影像特征點(diǎn)在第二影像中的對應(yīng)位置。

優(yōu)選地，利用極線約束關(guān)系對兩個角度造影的中心點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，避免搜索誤差。

優(yōu)選地，通過中心點(diǎn)偏移校準(zhǔn)后的空間約束關(guān)系，搜索基準(zhǔn)角度造影影像目標(biāo)血管特征點(diǎn)在第二角度影像的對應(yīng)位置。

優(yōu)選地，在目標(biāo)血管段設(shè)置若干特征點(diǎn)，由特征點(diǎn)在兩個角度造影影像的位置關(guān)系確定特征點(diǎn)所在血管的對應(yīng)位置關(guān)系。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括顯示模塊，所述顯示模塊用于人機(jī)交互輸入特征點(diǎn)，并顯示對應(yīng)位置特征點(diǎn)檢測結(jié)果。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種多角度造影下血管對應(yīng)位置關(guān)系檢索方法，該方法可以基于如上所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該方法包括：

步驟一、接收至少兩個投照角度造影影像，并儲存；

步驟二、選擇所述至少兩個投照角度造影影像中的對應(yīng)解剖點(diǎn)作為校準(zhǔn)點(diǎn)，并對所述至少兩個投照角度造影影像進(jìn)行中心點(diǎn)校準(zhǔn)；

步驟三、對中心點(diǎn)校準(zhǔn)后的所述至少兩個投照角度造影影像，選擇目標(biāo)血管在基準(zhǔn)影像上的特征點(diǎn)，并計算該特征點(diǎn)在另一影像上的極線，通過極線與血管的交點(diǎn)判斷所述另一影像中目標(biāo)血管位置。

優(yōu)選地，所述步驟三中，通過空間極線約束關(guān)系計算基準(zhǔn)影像上的特征點(diǎn)在第二影像上的極線。

優(yōu)選地，所述特征點(diǎn)位于主支血管與分支血管的交點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述方法及系統(tǒng)尤其適用于血管在不同造影角度形態(tài)學(xué)差異較大，或存在多條血管形態(tài)學(xué)比較相似時，確定同一條血管在不同造影角度影像的對應(yīng)位置關(guān)系。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案簡化了現(xiàn)有技術(shù)中直接對血管進(jìn)行對應(yīng)關(guān)系檢測的復(fù)雜性；并基于空間約束關(guān)系對至少兩個角度造影影像進(jìn)行對應(yīng)特征點(diǎn)檢測，在實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)檢測的同時保證了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為多角度造影下血管對應(yīng)位置關(guān)系檢索系統(tǒng)示意圖；

圖2為中心點(diǎn)校準(zhǔn)模塊示意圖；

圖3為特征點(diǎn)檢測模塊示意圖；

圖4為雙投照系統(tǒng)空間坐標(biāo)系和極線約束關(guān)系示意圖；

圖5為雙投影系統(tǒng)中心點(diǎn)偏移示意圖；

圖6a為用戶選擇的中心點(diǎn)校準(zhǔn)前的多條形態(tài)學(xué)相似血管多角度造影下血管對應(yīng)位置關(guān)系示意圖；

圖6b為中心點(diǎn)校準(zhǔn)后的多條形態(tài)學(xué)相似血管多角度造影下血管對應(yīng)位置關(guān)系示意圖；

圖7a為中心點(diǎn)偏移校準(zhǔn)前形態(tài)學(xué)差異較大血管多角度造影下血管對應(yīng)位置關(guān)系示意圖；

圖7b為中心點(diǎn)偏移校準(zhǔn)后形態(tài)學(xué)差異較大血管多角度造影下血管對應(yīng)位置關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)明確，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉，下述具體實(shí)施例或具體實(shí)施方式，是本發(fā)明為進(jìn)一步解釋具體的發(fā)明內(nèi)容而列舉的一系列優(yōu)化的設(shè)置方式，而該些設(shè)置方式之間均是可以相互結(jié)合或者相互關(guān)聯(lián)使用的，除非在本發(fā)明明確提出了其中某些或某一具體實(shí)施例或?qū)嵤┓绞綗o法與其他的實(shí)施例或?qū)嵤┓绞竭M(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)置或共同使用。同時，下述的具體實(shí)施例或?qū)嵤┓绞絻H作為最優(yōu)化的設(shè)置方式，而不作為限定本發(fā)明的保護(hù)范圍的理解。

實(shí)施例1：

如圖1所示，本發(fā)明提供一種多角度造影下血管對應(yīng)位置關(guān)系的檢索系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括造影機(jī)、造影影像獲取模塊、中心點(diǎn)校準(zhǔn)模塊、特征點(diǎn)檢測模塊、特征點(diǎn)對應(yīng)血管模塊和顯示模塊，該造影機(jī)可以是例如x射線造影機(jī)、ct等可能的造影設(shè)備，其中：

所述造影機(jī)用于對血管進(jìn)行多角度造影；所述造影影像接收模塊用于接收多投照角度的造影影像并將影像傳入中心點(diǎn)校準(zhǔn)模塊，需要強(qiáng)調(diào)的是，該處的多角度造影，可以是兩個角度、三個角度，以至于更多個角度，當(dāng)選取的角度越多，則檢索的精確性越高，當(dāng)選用的角度較多時，其中心點(diǎn)校準(zhǔn)以及特征點(diǎn)的對應(yīng)算法是相同的，例如仍然可以選用一張造影作為基準(zhǔn)影像，從而計算其余的一幅或多幅圖像的對應(yīng)極線，在后續(xù)的具體實(shí)施例中，僅以兩個角度造影予以舉例說明，但不應(yīng)將之視為本發(fā)明保護(hù)范圍的限定而解讀；所述中心點(diǎn)校準(zhǔn)模塊包括校準(zhǔn)點(diǎn)輸入模塊、極線約束模塊、誤差最小化模塊和中心點(diǎn)變換模塊，用于減小多角度造影存在的中心點(diǎn)偏移，并將校準(zhǔn)后的影像傳輸給對應(yīng)特征點(diǎn)檢測模塊；所述對應(yīng)特征點(diǎn)檢測模塊用于檢測基準(zhǔn)影像輸入特征點(diǎn)在第二影像的對應(yīng)特征點(diǎn)；所述特征點(diǎn)對應(yīng)血管模塊接收特征點(diǎn)檢測模塊輸出的第二度影像特征點(diǎn)，并確認(rèn)第二影像對應(yīng)特征點(diǎn)所在血管；所述顯示模塊用于人機(jī)交互，進(jìn)行人工選取校準(zhǔn)點(diǎn)的輸入和搜索結(jié)果輸出。

所述中心點(diǎn)校準(zhǔn)模塊用于減小多角度造影存在的中心點(diǎn)偏移：如圖2所示，其中校準(zhǔn)點(diǎn)輸入模塊用于接收用戶在兩個造影角度影像上選擇的若干對應(yīng)位置投影點(diǎn)；極線約束模塊用于計算兩個投影點(diǎn)對應(yīng)的極線；誤差最小化模塊將兩投影面中投影點(diǎn)與極線的距離和定義為誤差函數(shù)，并求得誤差函數(shù)值；中心點(diǎn)變換模塊基于誤差最小化模塊計算結(jié)果對第二造影角度中心點(diǎn)物理位置進(jìn)行變換，以校準(zhǔn)兩個角度造影中心點(diǎn)偏移誤差。

所述特征點(diǎn)檢測模塊用于檢測基準(zhǔn)影像特征點(diǎn)在第二影像中的對應(yīng)位置；如圖3所示，其中基準(zhǔn)影像特征點(diǎn)輸入模塊，其用于人工選取基準(zhǔn)影像目標(biāo)血管若干特征點(diǎn)；極線約束模塊，使用空間極線約束關(guān)系計算基準(zhǔn)影像特征點(diǎn)在第二影像的極線位置；第二影像特征點(diǎn)對應(yīng)位置獲取模塊，利用第二影像中若干條極線和血管的相交位置確定基準(zhǔn)影像特征點(diǎn)在第二影像中的對應(yīng)位置。

實(shí)施例2

在一個具體的實(shí)施例中，參照圖4，進(jìn)一步闡述本發(fā)明中極線約束關(guān)系，需要指明的是，極線的約束關(guān)系可以采用多種，例如現(xiàn)有技術(shù)中的空間偏移算法等，而以下實(shí)施例，僅作為一個優(yōu)選的實(shí)施例，來進(jìn)一步闡述本發(fā)明的原理，但不應(yīng)作為本發(fā)明保護(hù)范圍的限定解讀。

空間點(diǎn)在兩個投影面的極線約束關(guān)系如圖4所示?？臻g中一點(diǎn)d在第一投影面的投影點(diǎn)為d1，d與d1的連線在第二投影面的投影線l1定義為d1在第二投影面的極線，d與d2的連線在第一投影面的投影線l2定義為d2在第一投影面的極線。當(dāng)兩個角度投影的中心點(diǎn)重合時，d1一定位于投影線l2上，d2一定位于投影線l1上，該空間對應(yīng)關(guān)系稱作極線約束。

如圖4所示雙投照系統(tǒng)空間坐標(biāo)系，坐標(biāo)系原點(diǎn)為該投照系統(tǒng)中心點(diǎn)，第一投照系統(tǒng)射線源為f1，f1d1為射線源到d1的單位向量，第二投照系統(tǒng)射線源為f2，f2d2為射線源到d2的單位向量，c1、c2為投照系統(tǒng)中心點(diǎn)在兩個投影面的投影點(diǎn)。假設(shè)d的空間坐標(biāo)為x(x,y,z)，則對x有

[ru,rv,rw]^t＝p[x,y,z,1]^t

該點(diǎn)在第一投影面的像素位置為(x1,y1)＝(ru/rw,rv/rw)，投影矩陣p由立體理論計算獲得，表達(dá)式為

其中，

u,v：影像像素維數(shù)

is：影像u方向或v方向的實(shí)際長度

sid：x射線源與影像增強(qiáng)器距離

sod：x射線源與被投照物體距離

θ：第一角度(左前斜/右前斜，左前斜為正，第一投照系統(tǒng))

ψ：次要角度(頭位/足位，頭位為正，第一投照系統(tǒng))

根據(jù)該點(diǎn)在第一投影面的像素位置(x1,y1)計算出該點(diǎn)在投影面的真實(shí)坐標(biāo)位置：xk＝k1·x，yl＝l1·y，k1、l1為投影面的兩個坐標(biāo)向量，則第一投影面投影點(diǎn)在第二投影面對應(yīng)的極線為yl(xk)滿足：

υf1f2+μf1d1+f1＝xkk2+yll2+c2，

其中f1f2為第一投照系統(tǒng)射線源到第二投照系統(tǒng)射線源的單位向量。

同理，可計算出第二投照系統(tǒng)投影點(diǎn)d2和對應(yīng)極線。

實(shí)施例3

本實(shí)施例用于描述中心點(diǎn)偏移校準(zhǔn)具體方法，該方法僅作為一具體的可用實(shí)施例進(jìn)行舉例，而不應(yīng)當(dāng)以其具體的計算方式作為本發(fā)明的限定范圍理解。在一個具體的實(shí)施方式中，例如以兩個角度影像為例，當(dāng)兩個角度投影的中心點(diǎn)存在偏移時，系統(tǒng)不滿足極線約束關(guān)系，投影點(diǎn)相對投影線存在相應(yīng)偏移量。如圖5所示，該雙投照系統(tǒng)的第一投照系統(tǒng)和第二投照系統(tǒng)存在中心點(diǎn)偏移(o1-o2)，圖中校準(zhǔn)點(diǎn)a和點(diǎn)b在第二影像的投影點(diǎn)a2、b2與第一影像投影點(diǎn)a1、b1對應(yīng)的極線la、lb存在偏移量。當(dāng)系統(tǒng)檢測該偏移量不為零時，即所述誤差函數(shù)不為零時，將第一投照系統(tǒng)作為固定系統(tǒng)，對第二投照系統(tǒng)做中心點(diǎn)偏移校準(zhǔn)。

如圖5所示，第一投照系統(tǒng)射線源為f1，f1o1為射線源到中心點(diǎn)投影點(diǎn)o1的單位向量，第二投照系統(tǒng)射線源為f2，f2o2為射線源到中心點(diǎn)投影點(diǎn)o2的單位向量，則這兩條投影線向量分別為

f1+τf1o1

和

f2+σf2o2，

由空間理論驗證，此時當(dāng)校準(zhǔn)后的第二投照系統(tǒng)中心點(diǎn)o位于兩條投影線公垂線時，誤差最小化模塊所定義誤差函數(shù)值最小，所以該點(diǎn)所在直線向量s滿足

s＝(f1+τf1o1)-(f2+σf2o2)，

約束條件：

sf1o1＝0,

sf2o2＝0,

解上述方程，得到：

和

則所求點(diǎn)o位置為

o＝f1+τf1o1+1/2s，

即第二投照系統(tǒng)校準(zhǔn)后的中心點(diǎn)位置。

實(shí)施例4

在又一個具體的實(shí)施例中，本發(fā)明公開了一種用于確定多角度造影下血管位置對應(yīng)關(guān)系的檢索方法，該方法包括以下步驟：

工作時，首先從造影機(jī)接收兩個投照角度幅造影影像并存入計算機(jī)；其次，如圖6a用戶通過顯示模塊選擇兩幅影像中的對應(yīng)解剖點(diǎn)作為校準(zhǔn)點(diǎn)，使用中心點(diǎn)校準(zhǔn)模塊對多角度造影進(jìn)行中心點(diǎn)校準(zhǔn)；其次，如圖6b，對中心點(diǎn)校準(zhǔn)后的兩幅影像，用戶選擇目標(biāo)血管在基準(zhǔn)投照角度造影影像上a,b兩點(diǎn)(血管主支與分支交點(diǎn))作為特征點(diǎn)，計算機(jī)通過空間極線約束關(guān)系計算該點(diǎn)在第二影像上的極線(該約束關(guān)系及計算方法，可以采用例如實(shí)施例2中所述的方法)。圖6a中血管l和m具有十分相似的形態(tài)學(xué)特征，肉眼難以判斷l(xiāng)、m血管與圖6b中血管的對應(yīng)關(guān)系。而使用本方法時，a，b兩點(diǎn)在第二影像上的兩條極線分別與m’血管相交于該血管的分叉點(diǎn)，因此，m與m’對應(yīng)為空間中同一條血管。而極線與x血管交點(diǎn)處無分叉血管，所以該交點(diǎn)不是基準(zhǔn)影像中特征點(diǎn)在第二影像的對應(yīng)位置，即m與x對應(yīng)為空間中不同血管。注：圖6中投影點(diǎn)與對應(yīng)極線顏色相同。

同樣的，圖7a為另外兩幅影像中心點(diǎn)偏移校準(zhǔn)示意圖。圖7中血管l和l’為空間一條血管在不同角度的造影，但形態(tài)學(xué)差異較大，肉眼難以直接判斷是否對應(yīng)為同一條血管。使用本方法時，a,b兩點(diǎn)在第二影像上的兩條極線分別與l’相交于該血管的分叉點(diǎn)，而與x血管交點(diǎn)處無分叉血管，因此可以確認(rèn)l和l’對應(yīng)為空間同一條血管。

優(yōu)選的，本系統(tǒng)和方法尤其適用于圖6和圖7所示情況：通過指定具有明顯特征的血管解剖點(diǎn)，確定多條形態(tài)學(xué)十分相似的血管，或在不同角度造影形態(tài)學(xué)差異較大的血管位置對應(yīng)關(guān)系，相對肉眼觀測可以取得更高的準(zhǔn)確率。

本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)之一就在于在造影影像的目標(biāo)血管上設(shè)置若干特征點(diǎn)，由兩個造影角度影像特征點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系確定特征點(diǎn)所在血管的對應(yīng)關(guān)系，簡化了直接對血管進(jìn)行對應(yīng)關(guān)系檢測的復(fù)雜性；基于空間約束關(guān)系對兩個角度造影影像進(jìn)行對應(yīng)特征點(diǎn)檢測，在實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)檢測的同時保證了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機(jī)程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實(shí)施例的流程。其中，所述的存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(read-onlymemory，rom)或隨機(jī)存儲記憶體(randomaccessmemory，ram)等。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。