基于血管內(nèi)超聲成像的虛擬血管三維重建.pdf

1、血管內(nèi)超聲（IVUS）與冠狀動(dòng)脈造影（CAG）在冠狀動(dòng)脈疾病的臨床診斷上起著重要的作用，且應(yīng)用最為廣泛。血管內(nèi)超聲成像能夠顯示血管的內(nèi)部信息，如管腔的橫截面信息，斑塊的形態(tài)、分布及組成等。X射線冠脈造影顯示的是血管的空間幾何信息，通過觀察血管外部形態(tài)來確定血管的病變部位。因此通過將兩種方法進(jìn)行融合，能夠使它們自身的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，得到的虛擬三維血管模型不僅能夠形象而準(zhǔn)確的顯示血管的空間幾何信息，同時(shí)還能顯示感興趣血管段的內(nèi)部信息。
　　

2、早先的研究主要是針對(duì)機(jī)械旋轉(zhuǎn)型探頭獲取的IVUS圖像序列，圖像隨著導(dǎo)引絲的回撤會(huì)出現(xiàn)扭曲，而現(xiàn)有IVUS圖像內(nèi)外膜分割方法效果不是很理想，導(dǎo)致在和CAG圖像融合時(shí)復(fù)雜且誤差大，重建出來的三維血管只能看到血管空間幾何信息和病變的大概部位，并不能觀測(cè)斑塊的種類以及斑塊的形態(tài)。在此基礎(chǔ)上本文針對(duì)電子相控陣系統(tǒng)獲取的IVUS圖像序列、超聲信號(hào)分析得到斑塊圖像開展了與 CAG圖像融合的研究，完成斑塊圖像和三維血管的融合，實(shí)現(xiàn)虛擬血管的三維重建，并

3、對(duì) IVUS圖像的內(nèi)外膜分割方法進(jìn)行了改進(jìn)。
　　本文的研究內(nèi)容主要包括：IVUS圖像的內(nèi)外膜分割、CAG圖像血管中心線的三維重建、冠狀動(dòng)脈血管模型的三維重建、斑塊分類圖像與血管超聲圖像的融合、斑塊圖像與血管三維模型的融合即虛擬血管的三維重建。本文利用圖像銳化和中值濾波去除超聲圖像上的噪聲和刻度，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)基于灰度和紋理的血管內(nèi)外膜自動(dòng)分割。由于使用的IVUS圖像不存在導(dǎo)引絲回撤時(shí)扭曲的現(xiàn)象，所以僅需提取血管的中心線，完成血

4、管中心線的三維重建，作為血管內(nèi)超聲圖像獲取時(shí)的回撤路徑。并將 IVUS圖像序列在最佳角度下，準(zhǔn)確定位在三維血管中心線上，同時(shí)對(duì)重構(gòu)出的血管表面利用非均勻有理 B樣條的方法進(jìn)行平滑處理，得到血管的三維模型。最后利用RF信號(hào)頻譜分析得到的斑塊分類圖像與超聲圖像融合實(shí)現(xiàn)圖像信息匹配，并使斑塊圖像與重建的三維模型融合，準(zhǔn)確的重構(gòu)出了虛擬感興趣冠狀動(dòng)脈血管的三維模型，該模型準(zhǔn)確的再現(xiàn)了血管的內(nèi)部和外部形態(tài)，在臨床上對(duì)輔助醫(yī)生診斷冠狀動(dòng)脈疾病有重要