基于CT图像的冠状动脉中心线提取研究

发布时间：2021-03-10 06:47

　　冠状动脉粥样硬化性心脏病（简称冠心病）是一个值得高度关注的健康问题,近年来发病率仍呈上升趋势,已经成为危害人类健康的一大疾病。因此,基于X射线计算机断层成像（Computed Tomography,CT）提取冠状动脉的中心线具有极为重要的意义。CT冠状动脉造影不仅可以了解血管的走向和形态、判断冠状动脉有无狭窄、评价冠状动脉是否发生功能性改变外,还可以作为三维可视化、多期图像配准等多种可视化技术的基础。但是在CT的成像过程中,由于心脏的跳动、收缩和冠脉走向的不规则,使得冠状动脉中心线的精确提取仍有很大难度。因此本研究希望提高冠状动脉中心线提取的准确性和提取过程中的自动化程度。本文完成的主要工作有:第一、提出一个基于CT的冠状动脉分割方法。该方法首先利用各向异性扩散滤波对原始图像进行滤波处理,以消除图像中的散粒噪声;然后,通过基于Hessian矩阵的Frangi血管相似性函数对图像中的血管区域进行增强,抑制非血管区域,使图像更易于分割;最后,采用区域生长法对CT层切图像中的血管进行分割。第二、提出了一种基于管状组织内接球模型的冠状动脉中心线的提取方法（MIBTT）。该算法先利用两次距离变换... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

冠心病检

杭州电子科技大学硕士学位论文3由于冠心病对人类健康有着巨大的威胁，因此科研人员一直在寻找冠心病检查的有效手段。目前，针对冠心病的诊断往往采用影像学检查和心电图检查相配合的方式。针对冠心病，常用的影像学检查手段包括：计算机断层扫描血管造影技术（ComputedTomographyAngiography，CTA）、冠状动脉造影（CoronaryAngiography，CAG）、光学相干断层扫描（OpticalCoherencetomography,OCT）和血管内超声（IntravascularUltrasound，IVUS）。图1.3分别展示了这四种检查方法的成像效果。（a）CTA（b）CAG（c）OCT（d）IVUS图1.3冠心病检查的常见方法CAG是一种常用的冠心病诊断方法，其基本工作原理是通过血管造影机将定型的心导管经皮下穿刺，刺入股动脉，然后通过降主动脉向上逆行至升主动脉根部，搜寻LCA和RCA，将显影剂注入血管，使冠状动脉显影。其主要优点是分辨率高、对细小血管分支成像较好、病灶呈现方式较为直观等；其缺点主要在于其为有创检查，患者在完成检查后需要得到细致的术后护理，并且检查过程耗时较长，通常不作为冠心病早期筛查的手段。而OCT和IVUS则是近年来刚被用于临床的新的诊断技术，它们的检查方式仍属于有创检查的范畴，都需要

膜增厚。但是，由于它们的操作难度大，使用价格昂贵，在临床中并不是常用的检查手段。自1972年首台商用CT问世，迄今为止CT已经发展到第五代，在探测器的数量、检查时间、成像质量方面都有了巨大的提升。在这五代CT中影响最为深远的要属第三代CT，因为目前所使用的所有医用电脑断层扫描技术都是以第三代CT机为蓝本设计的。第三代CT在获得影像的时间上有长足的进步，与前两代CT相比，第三代CT中X线管只围绕人体做旋转运动，并配上300-500个射线探测器，省去了人为移动探测器角度的时间，使成像时间大幅度缩短。CT的主要结构如图1.4所示，包括了发射X射线的球管、接收射线的多排探测器和用于病人检查的移动床架等部分。图1.4多排螺旋CTCTA是一种无创的检查技术，它除了可以评估冠状动脉管腔的病变之外还可以帮助检查冠状动脉中是否存在斑块；若在检查中发现了斑块的存在，还可以帮助评估斑块的类型和程度。CT的成像原理与X光机相类似，本质上仍属于X射线成像。但是，与X光机利用粒子密度成像的原理不同的是，CT成像属于计算机的重建图像。它的成像过程较为复杂，首先，利用X射线束对人体的器官进行一定厚度的扫描，射线穿过器官后由探测器接收并转化为可见光，进而转化为电信号；然后，经过模拟/数字转换器将模拟信号转化为数字信号并通过计算机计算出被扫描部位的组织对X射线的吸收系数，再将其排列成数字矩阵；最后，利用计算机将数字矩阵中的数值转换为灰度值不同的像素，并按矩阵的顺序排列就可得到最终的图像。目前，CT技术发展较快，分辨率已经能达到亚毫米级，在影像中可以清晰显示冠状动脉内部的病灶情况；同时，有文献指出，64层螺旋CT的精度已经能与CAG相媲美[5]。因此，


本文编号：3074242