一种用于CTA图像的图像处理方法、系统、设备及介质

本发明涉及图像处理，具体涉及一种用于cta图像的图像处理方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、颅内动脉瘤的治疗方法主要分为两大类，即开颅手术和介入栓塞治疗。血管介入栓塞治疗通过穿刺股动脉，将微导管沿血管进入动脉瘤腔内，用弹簧圈等栓塞材料填塞动脉瘤，消除动脉瘤囊内血流，防止动脉瘤破裂。与开颅手术相比，其有创伤小、恢复快等优点，因此介入栓塞手术已成为颅内动脉瘤的首选治疗方法。然而，接受介入手术的患者，术后仍有一定风险，其原因可能是动脉瘤破裂、术中血管痉挛、弹簧圈发生移位和动脉瘤再通等。因此，需要对接受栓塞治疗手术的患者进行密切的随访与管理。数字减影血管造影(digital subtraction angiography，dsa)被认为是弹簧圈栓塞术后观察血管解剖结构的金标准，但dsa是一种侵入性、高辐射剂量、耗时的检查，且存在一定的血栓栓塞时间的风险。

2、计算机断层扫描(computed tomography angiography，cta)作为无创性血管成像技术，更多的应用于颅内动脉瘤的普查和随访中。然而颅内金属植入物周围由于线束硬化和光子饥饿，会产生条带状伪影，使得术后并发症和动脉瘤再发的检出变得困难，从而造成误诊和漏诊。因此，去除cta图像中的金属伪影，提高cta的可读性，加强血管重建效果，具有很高的临床意义。

3、近几年来，随着技术的发展，能谱ct和各种去除伪影后处理技术的应用，使这个问题得到了一定程度的解决。但是在现有技术中，仅简单地对受金属伪影影响的ct数据进行阈值分割以得到金属信息，导致金属信息获取不准确；不准确的金属信息会使得在去除金属伪影的过程中导致误差，从而对于金属周围的血管，难以恢复到令人满意的结果。

4、因此，本发明旨在提供一种用于cta图像的图像处理方法、系统、设备及介质，以解决上述提到的相关问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是现有技术中，仅简单地对受金属伪影影响的ct数据进行阈值分割以得到金属信息，导致金属信息获取不准确的相关问题，目的在于提供一种用于cta图像的图像处理方法、系统、设备及介质，通过利用术前cta图像为引导，将术前cta图像的病灶信息作为先验知识，解决了现有技术中金属信息不准确的技术问题，同时通过深度学习技术获取金属信息并去除术后随访cta图像中的金属伪影，同时在去除cta图像伪影后利用mango对去除金属伪影的cta图像的对比度进行调整，得到血管显示的cta图像，有便于医生对患者术后的血管情况、病灶情况做出准确的诊断。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种用于cta图像的图像处理方法，方法包括：

4、获取无金属伪影影响的第一正弦特征图、有金属伪影影响的第二正弦特征图和金属轨迹特征图；

5、利用金属轨迹特征图去除第二正弦特征图中的金属轨迹值，得到无金属轨迹值的第三正弦特征图，并将第三正弦特征图作为输入，第一正弦特征图作为网络地面真实值，结合损失函数对神经网络模型进行训练，在训练完成后得到能够去除cta图像中金属伪影的神经网络模型；

6、利用训练完成后的神经网络模型对待处理的术后cta图像进行金属伪影去除处理，得到去除金属伪影的cta图像；

7、利用mango对去除金属伪影的cta图像的对比度进行调整，得到血管显示的cta图像。

8、进一步地，获取无金属伪影影响的第一正弦特征图、有金属伪影影响的第二正弦特征图和金属轨迹特征图，具体为：

9、获取患者术前和术后的cta图像，并利用deseg深度学习方法获取术前cta图像中的病灶图像信息；

10、基于预设的配准参照物，将术前cta图像和术后cta图像进行配准对齐，获得对齐后的术前cta图像并生成配准参数，利用配准参数将病灶图像信息进行配准，得到术后cta图像的金属图像信息；

11、将对齐后的术前cta图像、术后cta图像和金属图像信息进行前向投影，得到对应的无金属伪影影响的第一正弦特征图、有金属伪影影响的第二正弦特征图和金属轨迹特征图。

12、进一步地，预设的配准参照物为患者颅骨。

13、进一步地，损失函数具体为：

14、

15、其中，scorr为修复后的正弦特征图；sfree为无金属伪影影响的第一正弦特征图；scoil为金属轨迹特征图。

16、进一步地，卷积神经网络包括多头注意力机制模型和前馈传播网络模型。

17、进一步地，多头注意力机制模型利用多通道卷积层对输入的正弦特征图进行深度可分离卷积操作，得到查询向量、键向量和值向量；

18、将查询向量和键向量的转置进行点积处理，再对处理后的结果除以预设的缩放因子进行缩放处理，再通过softmax函数对缩放的结果进行归一化处理，得到注意力权重；

19、将注意力权重与值向量进行加权求和，得到注意力矩阵；

20、利用1×1卷积对注意力矩阵进行降维处理，将处理后的结果与输入向量残差连接，得到多头注意力机制模型输出的正弦特征图。

21、进一步地，前馈传播网络模型包括第一线性投影层和第二线性投影层；

22、第一线性投影层利用gelu非线性激活函数对输入的正弦特征图进行门控处理，处理得到门控权重图；

23、第二线性投影层对输入的正弦特征图进行深度卷积处理；

24、将深度卷积处理的结果与门控权重图进行点乘处理，得到前馈传播网络模型输出的正弦特征图。

25、本发明还提供一种用于cta图像的图像处理系统，所述系统包括：

26、特征图获取模块，用于获取无金属伪影影响的第一正弦特征图、有金属伪影影响的第二正弦特征图和金属轨迹特征图；

27、模型训练模块，用于利用金属轨迹特征图去除第二正弦特征图中的金属轨迹值，得到无金属轨迹值的第三正弦特征图，并将第三正弦特征图作为输入，结合损失函数对神经网络模型进行训练，在训练完成后得到能够去除cta图像中金属伪影的神经网络模型；

28、伪影去除模块，用于利用训练完成后的神经网络模型对待处理的术后cta图像进行金属伪影去除处理，得到去除金属伪影的cta图像；

29、血管显示模块，用于利用mango对去除金属伪影的cta图像的对比度进行调整，得到血管显示的cta图像。

30、本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述中任意一项所述的方法的步骤。

31、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中任意一项所述的方法的步骤。

32、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

33、在本发明中，通过利用术前cta图像为引导，将术前cta图像的病灶信息作为先验知识，解决了现有技术中金属信息不准确的技术问题，同时通过深度学习技术获取金属信息并去除术后随访cta图像中的金属伪影，同时在去除cta图像伪影后利用mango对去除金属伪影的cta图像的对比度进行调整，得到血管显示的cta图像，有便于医生对患者术后的血管情况、病灶情况做出准确的诊断。