(19)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 202210757992.7 (22)申请日 2022.06.29 (71)申请人 温州医科 大学附属第二医院 （温州 医科大学附属育 英儿童医院） 地址 325000 浙江省温州市学院西路109号 (72)发明人 吴信雷　吴连拼　张新民　褚茂平　 于晓洁　薛伟浩　孙媛雪　 (74)专利代理 机构 温州共信知识产权代理有限 公司 33284 专利代理师 王如 (51)Int.Cl. G06T 11/00(2006.01) G06T 7/00(2017.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于多期相冠脉CT造影的内皮动应变 的快速计算系统及方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于多期相冠脉CT造影 内皮动应变的快速计算系统及方法， 系统包括影 像数据输入筛选模块， 读取输入的多期相CCTA的 DICOM， 并对不同时刻的心动时相数据进行筛选； 多期相自动识别模块， 识别： 不同心动期相的 CCTA序列在心动周期RR 间期中的不同比例位置； 血管快速重建模块， 对目标冠脉树进行几何重 建， 进行解剖形态学分析； 血管内皮动应变计算 模块， 计算不同时刻下目标血管壁沿纵向任意截 面的内皮动应变和/或应变率； 报告生成模块， 生 成患者个体化靶血管解剖形态学及计算功能学 量化指标报告， 方法含上述计算系统。 引入心动 周期管壁在体动力学的概念， 获取由在体管壁形 变来计算个体化冠脉内皮动应变， 为相关临床并 发症早期预警。 权利要求书4页 说明书9页 附图6页 CN 115115735 A 2022.09.27 CN 115115735 A 1.一种基于多期相冠脉CT造影的内皮动应变的快速计算系统， 其特征在于， 该系统具 有以下模块： 影像数据输入筛选模块， 其用于输入读取患者多期相冠状动脉CT造影(CCTA)的医学数 字成像 （DICOM） 原始数据； 筛选DICOM的Tags标签信息中序列图片， 标记 并排除成像质量不 符的影像； 多期相自动识别模块， 其用于对不同时刻的心动期相的CCTA序列， 识别其在心动周期 RR间期中的不同比例位置， 对不同心动期相的CCTA序列， 进一步读取DICOM的Tags标签号， 识别出n≥2个时相， 在n=2时则为双期相， 具有最佳收缩态 （BestSyst） 时相和最佳舒张态 （BestDiast） 时相， 在n＞2时则为多期相， 具有最佳收缩态 （BestSyst） 时相、 最佳舒张态 （BestDiast） 时相及舒张中时相； 血管快速重建模块， 其用于对冠 脉 （树） 几何重建， 并进行解剖形态学分析； 血管内皮动应变计算模块， 其具有双期相和多期相两种计算模式， 双期相计算模式则 用于计算不同时刻下目标血管壁沿纵向任意截面的内皮动应变， 多期相计算模式则用于计 算不同时刻下目标 血管壁沿纵向任意截面的内皮动应 变及应变率； 报告生成模块， 其用于结合DICOM数据中的患者信息、 所述计算解剖学及动 应变功能学 数据， 快速生成患者个 体化靶血 管的量化指标报告。 2.一种基于多期相冠脉CT造影的内皮动应变的快速计算方法， 其特征在于， 含上述系 统的计算 步骤如下： 步骤1， 由影像数据输入筛选模块进行数据输入读取与筛选， 输入一包含全心脏的多期 相CCTA的DICOM数据； 读取DICOM的T ags标签信息中横断面断层图片层数较多的多个序列， 遍历每个序列中不同横断面图片， 标记并排除运动伪影 较大的影 像序列； 步骤2， 由多期相自动识别 模块进行识别， 对不同心动时相DICOM数据快速识别， 并筛选 出n≥2个时相； 步骤3， 由血管快速重建模块进行几何重建与解剖形态学分析， 对目标冠脉进行快速几 何重建， 获取沿左右冠脉开口并包含主要分支的冠脉树几何模型； 对所述不同时刻的冠脉 几何模型进行解剖形态学分析， 获取不同时刻下沿血 管纵向变化的解剖学指标函数； 步骤4， 由血管内皮动应变计算模块进行计算， 通过定义一心动时相为初始时刻 （参考 基态） ， 对不同心动时刻下的所述管壁模型进 行同构化网格剖分， 计算不同时刻 （现实时刻） 下目标血管壁与参考基态之 间的所有有限单元的形变总能量E， 并结合相 邻时间间隔， 计算 获得所述目标 血管沿纵向任意截面的内皮动应 变和/或应 变率； 步骤5， 由报告生成模块进行报告生成， 对步骤1所述的患者信息， 步骤3所述的血管壁 形态学数据， 步骤4的所述内皮动应 变、 应变率数据， 以及病例总结生成。 3.根据权利要求2所述的一种基于多期相冠脉CT造影的内皮动应变的计算方法， 其特 征在于， 所述步骤1中运动伪影判别的方法为： 横断面冠脉出现双轮廓显影， 并计算两者的 最大法向距离 。 4.根据权利要求2所述的一种基于多期相冠脉CT造影的内皮动应变的计算方法， 其特 征在于， 所述 步骤2中， R R间期时刻计算如下： 。 5.根据权利要求2所述的一种基于多期相冠脉CT造影的内皮动应变的计算方法， 其特权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115115735 A 2征在于， 所述 步骤3还具有以下分步骤： 分步骤3‑1， 通过调节三维断层CT数据的冠状面、 横 断面、 矢状面的上下左右前后边界 线， 使得改变全局坐标系下立方体空间的长、 宽、 高， 以缩小对CT数据中心脏的感兴趣空间 占位， 实现对仅处 理立方体内心脏数据的计算效率 提高； 分步骤3‑2， 通过人机交互点击冠脉分支的起点、 止点， 利用快速区域生长算法， 以实现 半自动方式的低精度的冠 脉三维几何重建； 分步骤3‑3， 再对所述三维几何重建对应CT影像中的Mask蒙板， 利用形态学处理腐蚀运 算， 获取三 维血管骨架线， 并根据所述起止点， 对其进 行等距插值， 生成骨架线点云， 再进一 步沿着骨架线点云上批量 生成径向法平面序列； 分步骤3‑4， 利用所述径向法平面序列分别与CT影像中造影剂标注的边界像素相交， 得 到三维空间中的管壁径向法平面轮廓线， 再逐一计算管壁法平面轮廓面积和平均直径； 其 中， 对于因冠脉分叉而导致局部平均直径高估外凸， 可采用对平均直径序列进行平滑拟合 实现局部去噪， 并结合编辑骨架线控制点， 去除分叉处标注； 通过上述分步骤 对多个时相序列影 像进行遍历， 将冠 脉高精度的几何重建。 6.根据权利要求5所述的一种基于多期相冠脉CT造影的内皮动应变的计算方法， 其特 征在于， 在分步骤3 ‑1中所述的感兴趣全心长方体空间占位， 所述冠状面、 横断面、 矢状面的上 下左右前后边界线距离全心外围位置在设定邻域之内， 边界线离全心轮廓距离为15~25个 像素； 在分步骤3 ‑2中所述的冠脉分支起止点， 所述的冠脉分支起止点， 所述起点为冠脉开口 处， 其中， 对于右冠脉和左主干， 起点为冠窦开口， 而对于其余分支血管， 起点则为分叉 处核 心位置； 所述止点为CT影像可见冠脉最远端的分叉标志点， 且分叉核最小直径与后续两分 支直径应满足以下规则： 分叉核最小直径应大于 3~4个像素， 后续两分支直径为2~3个像素； 所述的快速区域生长算法， 对将人工选定的冠脉起、 止点作为种子点， 及所在横断面作 为冠脉快速区域生长的边界面； 然后判断起、 止点所在横断面内其周围像素点灰度是否与 其接近， 若 是， 则将周围新的像素点包括在区域内， 并作为新的种子点 继续像未识别像素区 域生长， 直到未能满足像素灰度相似条件时停止生长， 其中， 所述的像素灰度相似条件， 由 冠脉造影与周围心肌组织之间的像素 灰度变化曲线确定； 在分步骤3 ‑3中所述的骨架线点云， 所述的骨架线点云为等距分布的空间曲线控制点， 两点间距为可调， 间距受横断面图片层距、 曲线光滑度等影响， 其数值越小， 曲线精度越高； 在分步骤3 ‑4中所述的三维管壁法平面轮廓， 所述三维空间管壁法平面轮廓是经空间 法平面对CT影像进 行重组变换后的法平面管壁轮廓； 直接由封闭曲线计算得到轮廓面积S， 平均直径计算公式为 。 7.根据权利要求2所述的一种基于多期相冠脉CT造影的内皮动应变的计算方法， 其特 征在于， 所述 步骤4还具有以下分步骤： 分步骤4‑1， 针对不同期相的冠 脉CT造影， 选 定血管初始参 考状态； 分步骤4‑2， 对步骤3中所述的各血管的三维几何模型， 在进行网格同构化离散， 即保证 管壁在纵向、 周向具有相同数目的种子点；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115115735 A 3