(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 202111641895.3 (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 深圳市中科微 光医疗器 械技术有限 公司 地址 518055 广东省深圳市南 山区西丽留 仙洞工业区1号厂房201-2 (72)发明人 朱锐　鲁全茂　 (74)专利代理 机构 西安恒泰知识产权代理事务 所 61216 专利代理师 李婷 (51)Int.Cl. G06T 7/11(2017.01) G06T 5/00(2006.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 血管内超声影像的管腔轮廓及外弹力膜识 别方法、 装置及计算机存 储介质 (57)摘要 本发公开了血管内超声影像的管腔轮廓及 外弹力膜识别方法、 装置及计算机存储介质， 整 体技术方案基于多任务学习机制的轮廓分割网 络， 在不需要增加训练样本或者其他标注工作的 前提下， 引入轮廓识别任务， 训练样本的轮廓可 以根据阈值法获得， 通过引入轮廓的约束， 使得 本专利可以提高对轮廓的识别精度， 从而使 得网 络提取到轮廓信息， 从而优化轮廓的分割结果， 通过引入多任务学习机制， 提高网络模型的精 度， 准确的识别轮廓的距离引入轮廓结构信息的 多任务学习机制， 结合管腔和外弹力膜轮廓来进 行斑块负荷的计算， 从而观察冠状动脉狭窄严重 程度， 判断斑块大小， 指导优化手术方案 。 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 CN 114494285 A 2022.05.13 CN 114494285 A 1.一种血管内超声影像的管腔轮廓及外弹力膜识别装置， 包括探头接口模块、 显示模 块， 其特征在于： 还包括探测模块、 数据处理模块， 所述的探测模块、 探头接口模块、 数据处 理模块和显示模块依次相连； 探头接口模块， 用于超声 波、 电信号的发射和接收， 并根据探测模块进行回撤； 探测模块， 包括超声探头(4)， 超声探头(4)用于根据探头接口模块回撤动作利用超声 波在血管管腔、 外弹力膜组织界面产生反射、 折射、 散射、 绕射、 衰减信号和超声波声源与探 头接口模块相对运动产生信号， 并将上述信号 通过探头接口模块发送给 数据处理模块； 数据处理模块， 基于IVUS影像及多任务学习机制， 构建联合管腔及外弹力膜的识别框 架， 通过对探测模块输入的信号进 行处理， 得到血管管腔边缘、 形态、 结构空间信息， 获取血 管管腔边界， 计算血 管管腔面积， 进一 步得到斑块负荷值； 显示模块， 用于将数据处 理模块得到的处 理结果呈现在显示器上。 2.如权利要求1所述的血管内超声影像的管腔轮廓及外弹力膜识别装置， 其特征在于： 所述的数据 处理模块至少包括数据采集单元、 数据预处理单元和数据分析单元， 其中数据 采集单元、 数据预处 理单元、 数据分析 单元依次相连； 其中： 数据采集单 元， 通过探测接口模块， 将探测模块获取的信号进行 数据采集； 数据预处理单元， 至少包括信号转换模块、 图像裁剪模块、 图像校准模块和图像增强模 块， 所述信号转换模块用于将 探测模块中超声探头(4)发射 或接收到的超声信号、 电信号转 换成为图像信息； 图像校准模块， 用于分别对信号转换模块或 图像裁剪模块得到的图像进 行数据校正和 三维重构得到三维 图像； 图像增强模块， 用于对经过图像校准模块校正重构 的图像进行图像增强； 数据分析单元， 至少包括依次相连的内、 外膜识别模块、 管腔计算模块和斑块负荷计算 模块； 内、 外膜识别模块用于针对血管内、 外膜信息构建掩膜预测、 轮廓绘制和距离图估计 多任务学习模 型， 得到轮廓信息； 管腔 计算模块， 根据内、 外膜识别模块得到的轮廓信息， 通 过管腔计算模块模型， 得到管腔计算结果； 斑块负荷计算模块， 根据管腔计算模块结果， 结 合斑块负荷计算模块， 得到斑块负荷值。 3.如权利要求2所述的血管内超声影像的管腔轮廓及外弹力膜识别装置， 其特征在于： 所述的数据预 处理单元还包括图像裁剪模块， 用于将信号转换模块得到的图像信息进 行分 割， 提取图像特定区域。 4.如权利要求1 ‑3任意一项权利要求所述的血管内超声影像的管腔轮廓及外弹力膜识 别装置， 其特 征在于： 在探 头接口模块与探测模块之间还设置有清洗模块。 5.如权利要求4所述的血管内超声影像的管腔轮廓及外弹力膜识别装置， 其特征在于： 所述的探测 模块还包括导管(1)、 弹性构件(2)、 电缆线(3)， 导管(1)包括体内部和体外部， 导管(1)的体外部上设置有清洗模块， 探测模块与探头接口模块通过导管(1)的体外部连 接； 在导管(1)的体内部设置有超声探头(4)、 电缆线(3)和弹性构件(2)， 超声探头(4)通过 电缆线(3)与探 头接口模块连通， 弹性构件(2)设置在电缆线(3)上。 6.如权利要求5所述的血管内超声影像的管腔轮廓及外弹力膜识别装置， 其特征在于： 所述的探测模块 导管(1)的体内部远离导管(1)的体外 部一端设置有冲洗液 出口(7)。 7.如权利要求5或6所述的血管内超声影像的管腔轮廓及外弹力膜识别装置， 其特征在 于： 所述的导管(1)的体内部外侧还套置有透明外套管(6)， 且透明外套管(6)在导管(1)的权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114494285 A 2体内部的深度不超过超声探 头(4)在导管(1)的体内部的轴向位置 。 8.一种血管内超声影像的管腔轮廓及外弹力膜识别方法， 其特征在于： 该方法包括如 下步骤： 步骤1， 超声探头根据探头接口模块回撤动作利用超声波在血管管腔、 外弹力膜组织界 面产生反射、 折射、 散射、 绕射、 衰减信号和超声波声源与探头接口模块相对运动产生信号， 并将上述信号 通过探头接口模块发送给 数据处理模块， 完成信号数据采集； 步骤2， 将采集信号数据进行信号 转换、 图像校准、 图像增强， 完成图像数据采集； 步骤3， 构建掩膜预测、 轮廓绘制和距离图估计多任务学习模型； 步骤4， 建立血 管管腔、 外弹力膜空间结构约束条件； 步骤5， 结合步骤4血管管腔、 外弹力膜空间结构约束条件， 分别执行掩膜预测、 轮廓绘 制和距离图估计学习任务， 得到血管管腔边缘、 形态、 结构空间信息， 获得血管管腔、 外弹力 膜边界； 步骤6， 根据血 管管腔、 外弹力膜边界， 分别计算 最小管腔面积和斑块负荷值。 9.如权利要求8所述的一种血管内超声影像的管腔轮廓及外弹力膜识别方法， 其特征 在于： 所述的步骤2还 包括将采集信号数据进行图像裁 剪。 10.如权利要求8或9所述的血管内超声影像的管腔轮廓及外弹力膜识别方法， 其特征 在于： 所述的步骤3掩膜预测、 轮廓绘制和距离图估计多任务学习模 型包括三个并行的神经 网络， 每个网络有7个卷积层， 7个解卷积层， 每个卷积层后面都包含池化层和非线性激活 层。 11.如权利要求8或9所述的血管内超声影像的管腔轮廓及外弹力膜识别方法， 其特征 在于： 所述的步骤4血 管管腔、 外弹力膜空间结构约束条件为： L总损 失＝ λ1L掩膜+λ2L轮廓+λ3L距 离 其中： 为掩膜预测损失函数， 为轮廓绘制损失函数， 为距离图估计损失函数， λ1、 λ2、 λ3 分别为掩膜预测、 轮廓绘制和距离图估在整个掩膜预测、 轮廓绘制和距离图估计多任务学 习模型中的权 重系数。 12.如权利要求8或9所述的血管内超声影像的管腔轮廓及外弹力膜识别方法， 其特征 在于： 所述 步骤6利用冒泡 排序法得到最小管腔面积。 13.如权利要求8或9所述的血管内超声影像的管腔轮廓及外弹力膜识别方法， 其特征 在于： 所述 步骤6斑块负荷值 根据公式， 斑块负荷值PB， 进行计算。 14.一种存储有计算机可读指令的存储介质， 其特征在于， 所述计算机可读指令被一个 或多个处理器执行时， 使得一个或多个处理器执行如权利要求8 ‑13所述的血管内超声影像 的管腔轮廓及外弹力膜 识别方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114494285 A 3