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专利号: 2021106445812
申请人: 广东工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于多切片组合的冠状动脉分割方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:S1:获取三维心血管图像;

S2:对三维心血管图像进行切片处理,获得二维切片;

S3:将二维切片以m种组合方式组合后,输入分割模型中进行训练,获得m个训练好的分割模型;

二维切片以m种组合方式中的m=3,具体组合方式为:

将第i张二维切片记为Ii,相应的切片真实标签记为Li,舍去Z轴方向上的正数前p张和倒数后q张二维切片后,i=p+1,p+2,…,c‑q‑1,c‑q;以单切片的方式输入分割模型时,输入Ii;以三切片组合的方式输入分割模型时,输入[Ii‑1,Ii,Ii+1];以五切片组合的方式输入分割模型时,输入[Ii‑2,Ii‑1,Ii,Ii+1,Ii+2];

S4:将m个训练好的分割模型进行集成,获得集成分割模型;

S5:将待分割的三维心血管图像进行切片处理,得到待分割的三维心血管图像的二维切片,将其以与S3中相同的m种组合方式进行组合后,输入集成分割模型中进行分割,获得二维冠状动脉预测图片;具体方法为:S5.1:将待分割的三维心血管图像的二维切片以单切片、三切片组合、五切片组合的方式输入集成分割模型中,获得二维切片上像素点的第一预测概率、第二预测概率和第三预测概率;

S5.2:比较像素点的第一预测概率、第二预测概率和第三预测概率,选择数值最大的预测概率作为该像素点的最终预测概率;

S5.3:若像素点的最终预测概率大于0.5,则记为1,该像素点在二维冠状动脉预测图片显示为白色;反之,则记为0,该像素点在二维冠状动脉预测图片显示为黑色;

S5.4:对二维切片上所有像素点执行S5.1‑S5.3,确定颜色的所有像素点构成二维冠状动脉预测图片;

S6:对二维冠状动脉预测图片进行三维重构,获得冠状动脉三维图像。

2.根据权利要求1所述的基于多切片组合的冠状动脉分割方法,其特征在于,所述三维心血管图像由CT或MRI技术获得。

3.根据权利要求2所述的基于多切片组合的冠状动脉分割方法,其特征在于,所述对三维心血管图像进行切片处理的具体方法为:对三维心血管图像构建最大外切长方体,大小为a*b*c,a、b、c分别为三维心血管图像最大外切长方体长、宽、高数值;将三维心血管图像的最大外切长方体置于三维坐标系中,在Z轴方向进行切片处理,获得平行于XoY平面的二维切片,共c张,大小为a*b,则Z轴方向上的第i张二维切片记为Ii,i=1,…,p,p+1,p+2,…,c‑q‑1,c‑q,…,c。

4.根据权利要求3所述的基于多切片组合的冠状动脉分割方法,其特征在于,对二维切片组合前还需舍去Z轴方向上的正数前p张和倒数后q张二维切片。

5.根据权利要求4所述的基于多切片组合的冠状动脉分割方法,其特征在于,所述分割模型为U‑Net模型,获得m个训练好的分割模型的具体方法为:将二维切片以m种组合方式组合后分别输入m个U‑Net模型中,每个U‑Net模型均设置二分类交叉熵损失函数,损失函数收敛时,获得m个训练好的分割模型;二分类交叉熵损失函数为:式中,i表示第i张二维切片,c表示二维切片的总数,Li表示第i张二维切片的切片真实标签, 表示第i张二维切片的预测标签。

6.根据权利要求5所述的基于多切片组合的冠状动脉分割方法,其特征在于,所述步骤S4中,利用投票集成法将m个训练好的分割模型进行集成。

7.根据权利要求6所述的基于多切片组合的冠状动脉分割方法,其特征在于,所述获得二维切片上像素点的第一预测概率、第二预测概率和第三预测概率的公式为:式中, 表示集成分割模型关于二维切片Ii上第k个像素点的预测概率,F表示集成分割模型,k表示二维切片Ii上第k个像素点。

8.一种基于多切片组合的冠状动脉分割装置,其特征在于,所述装置包括:图像获取模块,用于获取三维心血管图像;

切片模块,用于对三维心血管图像进行切片处理,获得二维切片;

组合训练模块,用于将二维切片以m种组合方式组合后,输入分割模型中进行训练,获得m个训练好的分割模型;

二维切片以m种组合方式中的m=3,具体组合方式为:

将第i张二维切片记为Ii,相应的切片真实标签记为Li,舍去Z轴方向上的正数前p张和倒数后q张二维切片后,i=p+1,p+2,…,c‑q‑1,c‑q;以单切片的方式输入分割模型时,输入Ii;以三切片组合的方式输入分割模型时,输入[Ii‑1,Ii,Ii+1];以五切片组合的方式输入分割模型时,输入[Ii‑2,Ii‑1,Ii,Ii+1,Ii+2];

模型集成模块,用于将m个训练好的分割模型进行集成,获得集成分割模型;

待分割图像输入模块,用于将待分割的三维心血管图像进行切片处理,得到待分割的三维心血管图像的二维切片,将其以与组合训练模块中相同的m种组合方式进行组合后,输入集成分割模型中进行分割,获得二维冠状动脉预测图片;具体方法为:将待分割的三维心血管图像的二维切片以单切片、三切片组合、五切片组合的方式输入集成分割模型中,获得二维切片上像素点的第一预测概率、第二预测概率和第三预测概率;

比较像素点的第一预测概率、第二预测概率和第三预测概率,选择数值最大的预测概率作为该像素点的最终预测概率;

若像素点的最终预测概率大于0.5,则记为1,该像素点在二维冠状动脉预测图片显示为白色;反之,则记为0,该像素点在二维冠状动脉预测图片显示为黑色;

对二维切片上所有像素点执行上述方法,确定颜色的所有像素点构成二维冠状动脉预测图片三维重构模块,用于对二维冠状动脉预测图片进行三维重构,获得冠状动脉三维图像。