基于IVUS圖像分割和CAG三維重建技術(shù)的數(shù)據(jù)融合研究.pdf

1、冠狀動(dòng)脈疾病中常見(jiàn)的動(dòng)脈粥樣硬化是危害人類健康的首要疾病之一,其主要的臨床診斷方式為:X射線冠脈造影圖像(Coronary angiography,CAG)和血管內(nèi)超聲成像(Intravascular Ultrasound,IVUS)。CAG可以對(duì)冠狀動(dòng)脈的結(jié)構(gòu)和血管狹窄進(jìn)行客觀診斷,并可以通過(guò)三維重建獲得具有空間形態(tài)結(jié)構(gòu)的三維骨架,以便直接觀察冠狀動(dòng)脈形貌特征。IVUS不僅可以對(duì)血管腔的直徑、面積等參數(shù)進(jìn)行精確測(cè)量,而且可以發(fā)現(xiàn)早期的

2、冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊,進(jìn)而對(duì)斑塊的偏心距,壁厚及成分含量進(jìn)行檢測(cè)。融合CAG和IVUS圖像數(shù)據(jù),可以使兩種方法的優(yōu)勢(shì)得到互補(bǔ),在獲得完全的冠狀動(dòng)脈實(shí)體模型的同時(shí),不僅可以觀察到血管段的空間位置,而且可以獲得感興趣血管段的內(nèi)外膜及斑塊量化數(shù)據(jù),從而輔助臨床診斷治療。
　　 本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　 1.基于改進(jìn)的Snake模型的血管內(nèi)超聲圖像內(nèi)外膜分割
　　 利用時(shí)空濾波器對(duì)IVUS圖像進(jìn)行圖像增

3、強(qiáng)。基于傳統(tǒng)的Snake模型,通過(guò)改進(jìn)內(nèi)部能量函數(shù)和設(shè)計(jì)外部圖像力,降低Snake函數(shù)曲線對(duì)斑塊噪聲和椒鹽噪聲的敏感度,在改善局部分割效果的同時(shí),用貪婪法對(duì)Snake能量函數(shù)進(jìn)行全局優(yōu)化計(jì)算。
　　 2.感興趣血管段導(dǎo)引絲和血管骨架的三維重建及其優(yōu)化
　　 提出了對(duì)感興趣血管段導(dǎo)引絲三維重建的優(yōu)化方法:即分別進(jìn)行匹配點(diǎn)優(yōu)化和幾何變換矩陣優(yōu)化。利用弦長(zhǎng)公式設(shè)置六對(duì)初始匹配點(diǎn),設(shè)計(jì)匹配點(diǎn)對(duì)的目標(biāo)能量函數(shù),并利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法進(jìn)

4、行優(yōu)化求解。
　　 3.IVUS圖像序列在三維導(dǎo)引絲上的定位計(jì)算
　　 提出了IVUS圖像序列在三維導(dǎo)引絲上的定位方法:對(duì)導(dǎo)引絲序列點(diǎn)進(jìn)行三次均勻B樣條的光順擬合,利用最佳垂平面法求取對(duì)應(yīng)點(diǎn)的切矢量,并通過(guò)坐標(biāo)變換關(guān)系,實(shí)現(xiàn)IVUS圖像序列在導(dǎo)引絲上的定位。
　　 4.IVUS圖像序列在三維導(dǎo)引絲上的定向計(jì)算
　　 提出了IVUS圖像序列在三維導(dǎo)引絲上的定向方法:利用空間曲線模型對(duì)相鄰幀圖像間的相對(duì)角度進(jìn)