本发明提供了一种基于多期相ccta图像的冠脉体外模型的血流速度定量测量方法，属于医学ct图像处理。
背景技术：
1、近年来，随着冠状动脉疾病的高发率以及高死亡率，尤其是因为冠脉狭窄所导致的死亡比例一直保持较高水平。因此，对于冠脉狭窄诊断的准确性的相关要求进一步提高。作为无创获取冠状动脉解剖学信息的手段，冠脉计算机扫描血管造影（coronary computedtomography angiography，ccta）尽管保持了相对较高的阳性率，但是参照冠脉解剖进行的诊断依旧存在较大的不确定性，并且缺乏了关键的对狭窄敏感的血流动力学信息。血流速度作为一种关键血流动力学参数，对于辅助精确诊断冠脉的狭窄程度，为心血管内科医生提供更多的生理学参考有着重要的价值。
2、传统的获取冠脉血流速度的方法主要集中在获取了冠动图像后，分割重建为完整的冠脉数字模型，通过设置相关的边界条件，依托相关软件进行血流动力学仿真，以获得血流速度参数。而这种方法虽然准确性已经得到了验证，但其需要大规模计算，时间成本过高，且不容易被临床广泛即时使用。而核磁共振相位对比法则在扫描阶段需要过长的时间，极易造成图像质量的缺失，导致结果不可用。因此，鉴于ccta超快的扫描速度，从图像中获取相关的与狭窄相关的血流速度参数，对于辅助诊断冠脉狭窄有着重要的意义。
3、以往的，通过ct获取血流速度的方法主要包括两种。第一种即通过沿冠脉不同位置的衰减值确定衰减系数梯度，并由造影剂注射过程中的追踪程序确定输入函数，计算得到冠脉的腔内衰减流动编码，进而定量血流速度参数。该方法的局限性在于仅使用了单期相ccta图像，并且容易受到伪影的干扰，结果的不确定性相对较高。第二种方法来源于ct灌注序列，使用大于一秒的扫描间隔，对同一区域执行数十次ct扫描，完整的显示造影剂在管腔内的流入流出过程，得到相应的时间密度曲线，这种方法也被称为时间飞跃技术。该方法的缺陷主要表现在图像的冗余过高，且对于真实患者扫描时辐射剂量成倍增加，造影剂注射剂量显著提高并造成更多潜在的过敏风险。而在不增加辐射剂量的基础上，能够精确定量冠脉内血流速度，对于冠脉狭窄程度的准确诊断，对后期临床的个性化治疗方案选取有着重要的价值。
4、目前，市面上所能够支持使用的ct扫描设备在执行ccta扫描中，均支持在全电流曝光范围内的多期相图像重建。并且为了确保图像质量以及冠脉解剖的完整性，全电流曝光范围一般保持在心动周期的30%到75%。此外，冠脉内血液的流动性反映了造影剂的动态传递，而这往往被忽略。基于此，本发明提出了通过多期相ccta图像重建以及相应的图像处理，获取血流速度参数的方法。
技术实现思路
1、本发明为了解决传统通过ct获取血流速度准确性低或存在过敏风险的问题，提出了一种基于多期相ccta图像的冠脉体外模型的血流速度定量测量方法。
2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于多期相ccta图像的冠脉体外模型的血流速度定量测量方法，包括以下步骤：
3、s1，采用ct扫描正常且无狭窄的单期ccta图像得到空心冠脉模型，然后采用3d打印方法得到体外冠状动脉模型，并搭建体外冠脉血流循环系统；
4、s2，将闭环连接的体外冠脉血流循环系统放置在ct扫描室中的ct扫描仪上，经过ct扫描进行ccta图像获取，并选择相关的图像重建参数重建多相期ccta图像；
5、s3，利用噪声去除算法以及对比度增强算法对多期相ccta图像进行处理；利用边缘检测算法确定管腔的边界，并结合光滑操作得到冠脉几何模型，并生成对应的冠脉中心线；选定具有一定距离的测量平面，根据该测量平面的不同期相ccta图像中的每个像素的衰减值的变化，确定其随时间变化的增强密度曲线；将所有的像素的增强密度曲线进行空间平均，进而生成代表该平面的合成增强密度曲线；通过滤波以及曲线拟合，从而确定该曲线的衰减峰值对应的时间；所有的测量平面的峰值时间按照测量平面的位置进行排列，并对所有的点执行线性拟合，计算拟合线的斜率；通过不同范围的拟合线的斜率，计算其倒数从而定量测量相应的血流速度。
6、步骤s1中空心冠脉模型的构建步骤如下：
7、对正常且无狭窄的单期ccta图像进行分割，重建获得冠脉数字模型，执行光滑、扩充以及剪影的操作得到壁厚为2mm的空心冠脉模型。
8、3d打印方法选择的是熔融沉积成型法，选择的材料是聚醚醚酮。
9、步骤s1中搭建的体外冠脉血流循环系统包括仿生血液箱、生理脉动流输出装置、体外冠状动脉模型、硅胶连接管和造影剂注射器，生理脉动流输出装置与仿生血液箱连接，仿生血液箱通过硅胶连接管与体外冠状动脉模型的一端连接，体外冠状动脉血管模型的另一端通过硅胶连接管与生理脉动流输出装置连接，造影剂注射器通过静脉留置针植入与体外冠状动脉模型连接的硅胶连接管的中段，从而形成了闭环连接的冠脉血液循环系统。
10、所述仿生血液箱内部装填由表面活性剂、增稠剂和蒸馏水组成的混合液，确保其密度为1050-1070kg/m3，粘度为0.0035-0.0045n·s/m2，ct图像中的衰减值为10-20hu。
11、所述生理脉动流输出装置输出周期为一秒的周期性脉动流。
12、在ct扫描仪的扫描床上设置有充填脂肪溶液的体模，为体外冠状动脉模型提供相对真实的周围ct衰减环境和支撑作用。
13、步骤s2中选择中等锐利卷积核，结合强度为3的模型迭代重建，重建图像长度为110-130mm，层厚为0.5-0.75mm，层间距为0.3-0.5mm，选择的窗宽为1450-1550hu、窗位为380-420hu。
14、获得多期相ccta图像后，所有图像进行的步骤s3中的处理计算在matlab中自动执行从而计算得到体外冠状动脉模型的血流速度。
15、本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明基于3d打印设备制备冠状动脉体外模型，进而为通过多期相ccta图像获得精确的血流速度提供了可靠依据。避免了传统获取血流速度的繁琐过程及较高的时间成本，为冠脉狭窄的生理学诊断提供了相关指导。扩展了ccta图像的应用，为使用ct获取血流动力学参数奠定了基础，并为更广泛的ct测速技术及未来应用提供了先导条件。
1.一种基于多期相ccta图像的冠脉体外模型的血流速度定量测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于多期相ccta图像的冠脉体外模型的血流速度定量测量方法，其特征在于：步骤s1中空心冠脉模型的构建步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种基于多期相ccta图像的冠脉体外模型的血流速度定量测量方法，其特征在于：3d打印方法选择的是熔融沉积成型法，选择的材料是聚醚醚酮。
4.根据权利要求1所述的一种基于多期相ccta图像的冠脉体外模型的血流速度定量测量方法，其特征在于：步骤s1中搭建的体外冠脉血流循环系统包括仿生血液箱、生理脉动流输出装置、体外冠状动脉模型、硅胶连接管和造影剂注射器，生理脉动流输出装置与仿生血液箱连接，仿生血液箱通过硅胶连接管与体外冠状动脉模型的一端连接，体外冠状动脉血管模型的另一端通过硅胶连接管与生理脉动流输出装置连接，造影剂注射器通过静脉留置针植入与体外冠状动脉模型连接的硅胶连接管的中段，从而形成了闭环连接的冠脉血液循环系统。
5.根据权利要求4所述的一种基于多期相ccta图像的冠脉体外模型的血流速度定量测量方法，其特征在于：所述仿生血液箱内部装填由表面活性剂、增稠剂和蒸馏水组成的混合液，确保其密度为1050-1070kg/m3，粘度为0.0035-0.0045n·s/m2，ct图像中的衰减值为10-20hu。
6.根据权利要求4所述的一种基于多期相ccta图像的冠脉体外模型的血流速度定量测量方法，其特征在于：所述生理脉动流输出装置输出周期为一秒的周期性脉动流。
7.根据权利要求4所述的一种基于多期相ccta图像的冠脉体外模型的血流速度定量测量方法，其特征在于：在ct扫描仪的扫描床上设置有充填脂肪溶液的体模，为体外冠状动脉模型提供相对真实的周围ct衰减环境和支撑作用。
8.根据权利要求1所述的一种基于多期相ccta图像的冠脉体外模型的血流速度定量测量方法，其特征在于：步骤s2中选择中等锐利卷积核，结合强度为3的模型迭代重建，重建图像长度为110-130mm，层厚为0.5-0.75mm，层间距为0.3-0.5mm，选择的窗宽为1450-1550hu、窗位为380-420hu。
9.根据权利要求1所述的一种基于多期相ccta图像的冠脉体外模型的血流速度定量测量方法，其特征在于：获得多期相ccta图像后，所有图像进行的步骤s3中的处理计算在matlab中自动执行从而计算得到体外冠状动脉模型的血流速度。
