一种血流速度的计算方法及装置与流程

本技术涉及医疗图像处理，尤其是涉及一种血流速度的计算方法及装置。

背景技术：

1、冠心病主要病因是动脉硬化所致的冠脉狭窄。冠脉狭窄可引起冠脉血流量及其它血液动力学的重大改变，引起心肌相对和绝对缺血。通过冠脉造影观察冠脉狭窄是形态学上诊断冠心病的金标准。造影ffr基于二维的冠脉造影图像三维重建冠脉模型并进行流体力学仿真计算ffr指标，提供了从功能学上进行冠心病诊断的有效途径。目前市面上已有的造影ffr系统均采用通过二维和三维空间的投影几何关系利用多幅不同拍摄角度的二维冠脉造影图像恢复三维冠脉模型的方法。其中，冠脉血流速度是ffr计算中需要用到的变量，目前的解决方案通常依靠用户手动选择与重建目标血管段相对应的起始帧(造影剂初次到达目标血管起点的帧)和终止帧(造影剂初次到达目标血管终点的帧)，然后结合重建血管长度计算流速。

2、然而，基于手工选帧的方式计算流速存在以下弊端：对缺乏相关领域经验的用户不友好，容易造成选帧失误进而影响后续的ffr计算；选帧需要花费较长时间，降低了造影ffr的时效性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术的目的在于提供一种血流速度的计算方法及装置，通过自动化选择起始帧和终止帧，可有效提高选帧结果的准确性和缩短选帧时间，从而有效提高造影ffr计算结果的时效性。

2、本技术实施例提供了一种血流速度的计算方法，所述计算方法包括：

3、对原始造影图像序列中的每帧造影图像进行识别，确定起始帧以及每帧造影图像中的总血管的像素个数以及每个目标分支血管的像素个数；

4、根据每帧造影图像中的总血管的像素个数以及每个目标分支血管的像素个数，进行像素上升区间识别，并根据识别出的像素上升区间，确定每个目标分支血管对应的终止帧；

5、针对每个目标分支血管，根据该目标分支血管对应的终止帧，确定该目标分支血管的血管长度；

6、根据起始帧、该目标分支血管对应的终止帧以及预先确定的帧间隔时间，确定流经该目标分支血管的血流时间；

7、根据该目标分支血管的血管长度和流经该目标分支血管的血流时间，确定该目标分支血管的血流速度。

8、可选的，所述对原始造影图像序列中的每帧造影图像进行识别，确定起始帧，包括：

9、将原始造影图像序列中的每帧造影图像依次输入至预先构建好的特征提取模型中，进行降维处理和特征提取处理，确定出每帧造影图像的特征图；

10、将每帧造影图像的特征图输入至预先构建好的目标分类模型中，确定每帧造影图像的帧类别以及对应的帧类别概率；

11、将帧类别为起始帧且帧类别概率最大的造影图像，确定为起始帧。

12、可选的，通过以下步骤构建所述目标分类模型：

13、获取训练样本集；所述训练样本集包括多个造影图像序列样本，每个造影图像序列样本中的图像样本添加有真实类别标签；

14、根据所述训练样本集，确定每轮训练所使用的造影图像序列样本；

15、在每轮训练时，将该轮训练所使用的造影图像序列样本输入至初始分类模型中，得到造影图像序列样本中每个图像样本的预测类别和预测概率；

16、针对该轮训练中的每个图像样本，根据该图像样本的预测类别、预测概率、真实类别标签以及预测类别对应的预设权重，确定该图像样本的样本损失函数值；

17、根据该轮训练中的每个图像样本的样本损失函数值和每个图像样本的预测类别对应的预设权重，进行总损失函数计算，确定该轮训练中的序列损失函数值；

18、根据每轮训练的序列损失函数值对所述初始分类模型进行训练，直到训练轮次达到预设次数或者序列损失函数值收敛至预设收敛阈值时停止训练，得到目标分类模型。

19、可选的，所述对原始造影图像序列中的每帧造影图像进行识别，确定每帧造影图像中的总血管的像素个数以及每个目标分支血管的像素个数，包括：

20、针对每帧造影图像，对该帧造影图像中的每个像素点进行类型识别，确定每个像素点的目标类型；

21、根据目标类型为血管相关类型的像素点的个数，确定该帧造影图像包括的总血管的像素个数；

22、针对每个目标分支血管，根据目标类型为该目标分支血管的像素点的个数，确定该帧造影图像包括的目标分支血管的像素个数。

23、可选的，所述根据每帧造影图像中的总血管的像素个数以及每个目标分支血管的像素个数，进行像素上升区间识别，并根据识别出的像素上升区间，确定每个目标分支血管对应的终止帧，包括：

24、针对每个目标分支血管，根据所有造影图像中的总血管的像素个数以及该目标分支血管的像素个数，确定出两条像素点变化曲线；

25、分别对两条像素点变化曲线进行像素上升区间识别，确定出第一像素上升区间和第二像素上升区间；

26、分别根据第一像素上升区间的终点对应的造影图像和第二像素上升区间的终点对应的造影图像，确定第一图像帧和第二图像帧；

27、根据所述第一图像帧和所述第二图像帧，确定该目标分支血管对应的终止帧。

28、可选的，所述针对每个目标分支血管，根据该分支血管对应的终止帧，确定该目标分支血管的血管长度，包括：

29、针对每个目标分支血管，根据该目标分支血管对应的终止帧图像，确定该目标分支血管的中心线像素点总数；

30、根据该目标分支血管的中心线像素点总数和像素对应的物理距离，确定该目标分支血管的血管长度。

31、可选的，所述根据起始帧、该目标分支血管对应的终止帧以及预先确定的帧率或帧间隔时间，确定流经该目标分支血管的血流时间，包括：

32、使用该目标分支血管对应的终止帧和起始帧，进行作差处理，确定起始帧至该目标分支血管对应的终止帧之间的帧间隔数；

33、使用所述帧间隔数与所述帧间隔时间相除，确定流经该目标分支血管的血流时间。

34、本技术实施例还提供了一种血流速度的计算装置，所述计算装置包括：

35、起始帧确定模块，用于对原始造影图像序列中的每帧造影图像进行识别，确定起始帧以及每帧造影图像中的总血管的像素个数以及每个目标分支血管的像素个数；

36、终止帧确定模块，用于根据每帧造影图像中的总血管的像素个数以及每个目标分支血管的像素个数，进行像素上升区间识别，并根据识别出的像素上升区间，确定每个目标分支血管对应的终止帧；

37、长度确定模块，用于针对每个目标分支血管，根据该目标分支血管对应的终止帧，确定该目标分支血管的血管长度；

38、时间确定模块，用于根据起始帧、该目标分支血管对应的终止帧以及预先确定的帧间隔时间，确定流经该目标分支血管的血流时间；

39、速度确定模块，用于根据该目标分支血管的血管长度和流经该目标分支血管的血流时间，确定该目标分支血管的血流速度。

40、可选的，所述起始帧确定模块在用于对原始造影图像序列中的每帧造影图像进行识别，确定起始帧时，所述起始帧确定模块用于：

41、将原始造影图像序列中的每帧造影图像依次输入至预先构建好的特征提取模型中，进行降维处理和特征提取处理，确定出每帧造影图像的特征图；

42、将每帧造影图像的特征图输入至预先构建好的目标分类模型中，确定每帧造影图像的帧类别以及对应的帧类别概率；

43、将帧类别为起始帧且帧类别概率最大的造影图像，确定为起始帧。

44、可选的，所述计算装置还包括模型构建模块，所述模型构建模块用于：

45、获取训练样本集；所述训练样本集包括多个造影图像序列样本，每个造影图像序列样本中的图像样本添加有真实类别标签；

46、根据所述训练样本集，确定每轮训练所使用的造影图像序列样本；

47、在每轮训练时，将该轮训练所使用的造影图像序列样本输入至初始分类模型中，得到造影图像序列样本中每个图像样本的预测类别和预测概率；

48、针对该轮训练中的每个图像样本，根据该图像样本的预测类别、预测概率、真实类别标签以及预测类别对应的预设权重，确定该图像样本的样本损失函数值；

49、根据该轮训练中的每个图像样本的样本损失函数值和每个图像样本的预测类别对应的预设权重，进行总损失函数计算，确定该轮训练中的序列损失函数值；

50、根据每轮训练的序列损失函数值对所述初始分类模型进行训练，直到训练轮次达到预设次数或者序列损失函数值收敛至预设收敛阈值时停止训练，得到目标分类模型。

51、可选的，所述起始帧确定模块在用于对原始造影图像序列中的每帧造影图像进行识别，确定每帧造影图像中的总血管的像素个数以及每个目标分支血管的像素个数时，所述起始帧确定模块用于：

52、针对每帧造影图像，对该帧造影图像中的每个像素点进行类型识别，确定每个像素点的目标类型；

53、根据目标类型为血管相关类型的像素点的个数，确定该帧造影图像包括的总血管的像素个数；

54、针对每个目标分支血管，根据目标类型为该目标分支血管的像素点的个数，确定该帧造影图像包括的目标分支血管的像素个数。

55、可选的，所述终止帧确定模块在用于根据每帧造影图像中的总血管的像素个数以及每个目标分支血管的像素个数，进行像素上升区间识别，并根据识别出的像素上升区间，确定每个目标分支血管对应的终止帧时，所述终止帧确定模块用于：

56、针对每个目标分支血管，根据所有造影图像中的总血管的像素个数以及该目标分支血管的像素个数，确定出两条像素点变化曲线；

57、分别对两条像素点变化曲线进行像素上升区间识别，确定出第一像素上升区间和第二像素上升区间；

58、分别根据第一像素上升区间的终点对应的造影图像和第二像素上升区间的终点对应的造影图像，确定第一图像帧和第二图像帧；

59、根据所述第一图像帧和所述第二图像帧，确定该目标分支血管对应的终止帧。

60、可选的，所述长度确定模块在用于针对每个目标分支血管，根据该分支血管对应的终止帧，确定该目标分支血管的血管长度时，所述长度确定模块用于：

61、针对每个目标分支血管，根据该目标分支血管对应的终止帧图像，确定该目标分支血管的中心线像素点总数；

62、根据该目标分支血管的中心线像素点总数和像素对应的物理距离，确定该目标分支血管的血管长度。

63、可选的，所述时间确定模块在用于根据起始帧、该目标分支血管对应的终止帧以及预先确定的帧率或帧间隔时间，确定流经该目标分支血管的血流时间时，所述时间确定模块用于：

64、使用该目标分支血管对应的终止帧和起始帧，进行作差处理，确定起始帧至该目标分支血管对应的终止帧之间的帧间隔数；

65、使用所述帧间隔数与所述帧间隔时间相除，确定流经该目标分支血管的血流时间。

66、本技术实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如上述的计算方法的步骤。

67、本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上述的计算方法的步骤。

68、本技术实施例提供的一种血流速度的计算方法及装置，所述计算方法包括：对原始造影图像序列中的每帧造影图像进行识别，确定起始帧以及每帧造影图像中的总血管的像素个数以及每个目标分支血管的像素个数；根据每帧造影图像中的总血管的像素个数以及每个目标分支血管的像素个数，进行像素上升区间识别，并根据识别出的像素上升区间，确定每个目标分支血管对应的终止帧；针对每个目标分支血管，根据该目标分支血管对应的终止帧，确定该目标分支血管的血管长度；根据起始帧、该目标分支血管对应的终止帧以及预先确定的帧间隔时间，确定流经该目标分支血管的血流时间；根据该目标分支血管的血管长度和流经该目标分支血管的血流时间，确定该目标分支血管的血流速度。

69、这样，通过本技术提供的技术方案，通过预先训练好的模型进行自动选择起始帧和终止帧，避免了因人工操作中因缺乏相关领域经验导致的选帧失误而影响流速计算准确性的现象发生，同时还可以有效缩短选帧时间，从而提高了血流速度的技术效率，进而提高了造影ffr计算结果的时效性。

70、为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。