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龙图腾网获悉东南大学申请的专利一种基于CTA与DSA的3D-2D血管弹性配准方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114419117B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-01发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210075806.1，技术领域涉及：G06T7/33；该发明授权一种基于CTA与DSA的3D-2D血管弹性配准方法是由贺建安;陈阳设计研发完成，并于2022-01-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于CTA与DSA的3D-2D血管弹性配准方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于CTA与DSA的3D‑2D血管弹性配准方法；本发明在术前CTA与术中DSA图像分割结果的基础上，进行了血管中心线拓扑表征、血管曲线提取、刚性配准、弹性配准这四个步骤，将术前CTA中的3D血管弹性配准到术中DSA中的2D血管投影上。本发明一方面可以用于对术中DSA造影图像的增强，避免由于血管狭窄引起的DSA图像中血管缺失造成的影响；另一方面可以实现诊疗一体化，将医生在术前针对CTA图像进行的手术计划融合到术中DSA图像上，从而协助医生在血管介入手术术中进行决策。

本发明授权一种基于CTA与DSA的3D-2D血管弹性配准方法在权利要求书中公布了：1.一种基于CTA与DSA的3D-2D血管弹性配准方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，对同一位患者的术前CTA图像和术中DSA图像的血管分割结果，分别进行中心线提取与拓扑关系表征，即以中心线表示每一条血管段，并获取血管段之间的连接关系； 步骤2，根据3D2D血管段的拓扑关系获取血管曲线，即提取所有从根血管段到末血管段的血管曲线； 步骤3，对3D2D血管中心线进行刚性配准，即求解针对3D血管中心线的平移参数，使得所有3D血管中心线在投影后能够和2D血管中心线对齐； 步骤4，对3D2D血管中心线进行弹性配准，即求解针对3D血管中心线的弹性形变场，使得所有3D血管曲线投影后能够和与之匹配的2D血管曲线融合； 其中，步骤1中的基于3D2D血管分割结果进行中心线提取与拓扑关系表征，具体包括以下步骤： 步骤1.1，利用图像骨架化算法对二值化的3D2D血管分割结果进行处理，即不断腐蚀图像上的边缘像素点以对分割区域进行细化，直到得到单像素宽度的3D2D血管中心线； 步骤1.2，根据血管中心线中像素点的邻接关系，将所有像素点划分为三类：分支点、中间点与终止点； 步骤1.3，提取所有血管段的中心线，每一条独立的血管段是以分支点和终止点作为端点，且分支点和终止点只能作为在血管段的端点，以终止点为端点的血管段称为末血管段； 步骤1.4，获得血管段之间的连接关系，相邻的血管段的中心线有着相同的端点； 步骤2中的根据3D2D血管段的拓扑关系获取血管曲线，具体包括以下步骤： 步骤2.1，将所有末血管段中平均半径最长的作为根血管段，一条3D2D血管段的平均半径是该血管段中心线内所有体素点像素点的半径值的平均；体素点像素点的半径值是从该点出发沿着中心线法向量方向到达血管壁的最短距离； 步骤2.2，使用深度优先遍历，从根血管段出发不断扩展相邻的血管段，直至无法扩展，得到多条血管曲线； 步骤2.3，由于DSA成像时的投影可能会导致不同的血管段相互重叠，在2D血管中心线中可能会出现环，将上一步骤中得到的血管段曲线中不是以末血管段结尾的曲线删除来规避环的影响； 步骤3中的对3D2D血管中心线进行刚性配准，具体包括以下步骤： 步骤3.1，从DSA图像的头文件中获取术中成像时设备的角度、射线源距离探测器平面的距离SourceImageReceptorDistance,SID与射线源距离对象的位置SourceObjectDistance,SOD；根据角度信息将术前3D血管的中心线进行旋转，以模拟术中成像设备相对于患者的方位；根据SID与SOD构建投影矩阵P，以模拟术中成像设备的投影成像过程； 步骤3.2，通过刚性配准求解平移参数，设定配准损失函数： 其中，n表示3D血管中心线上点的个数；矩阵T为位移矩阵，表示患者从术前到术中相对于成像设备的移动；xi表示3D血管中心线中的点，PTxi表示对该点进行平移与投影后得到的2D点；yi表示2D血管中心线中，距离PTxi最近的点； 步骤3.3，求解平移参数，通过基于搜索的Powell优化方法，来求解最优的形变参数，使得损失函数D的值最小，将求解出来的平移参数施加到3D血管中心线上； 步骤3.4，寻找最近匹配点对，在2D血管中心线中寻找距离为xi投影点最近的点ui； 步骤3.5，不断迭代上述两个步骤，直至收敛； 步骤4中的对3D2D血管中心线进行弹性配准，具体包括以下步骤： 步骤4.1，在刚性配准的基础上，为每一条3D血管曲线C寻找与之最相似的2D血管曲线XC： 其中，PC表示C的投影曲线，X表示2D血管曲线集合，函数F表示Fréchet距离；若曲线C与所有的2D血管曲线的Fréchet距离都大于阈值，则认为不存在XC； 步骤4.2，对于找到匹配曲线的3D曲线C，设其中所有血管段端点的集合为{p0，p1，...，pm}，相匹配的2D曲线XC中所有血管段端点的集合为{q0，q1，...，qn}，端点在集合中按照拓扑次序排列；为C中的每个端点pi，在XC中根据距离寻找与之匹配的端点qj： 其中Ipi-1表示与pi-1相匹配的XC中点的下标；根据分支点的匹配情况，获得3D曲线C中每条独立的血管段|pipi+1|，0≤i＜m在2D曲线XC中相匹配的血管段|quqv|，u＝Ipi，v＝Ipi+1，|quqv|是由XC中的一条独立血管段或者多条相邻的血管段构成； 步骤4.3，利用动态时间规整算法DynamicTimeWarping，DWT来寻找|pipi+1|的投影与|quqv|中各点的最小距离代价匹配；设xi∈|pipi+1|的匹配点为yi∈|quqv|，表明3D血管中心线上的点xi在经过位移与投影后，最终会与2D血管中心线上的点yi重合； 步骤4.4，若3D血管曲线C存在匹配曲线XC，则C上各点xi都找到与之匹配的2D血管中心线点yi，将xi进行投影然后位移到yi；若3D血管曲线C不存在匹配曲线XC，则C上部分点无法找到与之匹配的2D点，将C上找到匹配点的点作为控制点，对C的投影曲线进行薄膜样条Thin-PlaneSpline,TPS插值，为C上无法找到匹配点的点计算形变后的位置。

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