血管内光学相干断层扫描与冠脉造影之间配准问题的研究

发布时间：2020-10-30 08:59

　　 随着人工智能和数字图像处理技术的快速发展,越来越多的领域将这些技术与传统的应用相结合,以推动其自身的发展。医学影像技术发展至今,也演变出了各种的成像技术,如血管摄影、心血管造影术、电脑断层扫描、乳房摄影术、光学相干断层扫描、核磁共振成像、医学超音波等成像技术。这些成像技术能够直观的反应出人体的病变情况,为医生的诊断和治疗提供非常直观的参考,给人类的健康带来不可磨灭的功劳。在医疗领域中,我们可以通过冠状动脉造影技术呈现出冠状动脉外部的情况,同时采用光学相干断层扫描技术呈现出血管内部的情况。可是光学相干断层扫描获取的腔内信息,无法在冠状动脉造影图像上找出对应的位置。为了达到更好的治疗效果,需要将冠状动脉造影图像与光学相干断层扫描图像进行配准。本论文采用光学相干断层扫描和血管造影术两种成像技术,针对血管内光学相干断层扫描与冠脉造影之间的配准问题展开研究。论文首先从光学角度出发,阐述了光学相干断层扫描技术和冠状动脉造影技术。然后通过算法找寻光学相干断层扫描图像上导丝的标记点,再计算导丝的回拉速度匹配找到冠脉造影图像的对应帧。最后,利用软件平台将研究结果可视化,并针对目前的研究情况,总结展望。该研究的第一个难点,冠脉造影图像上的标记点检测。本文提出了一种基于血管中心线提取--导管找寻--标记点检测的方法。此方法将冠状动脉造影图像的血管中心线和血管内导管的准确检测作为先决条件,这对后续标记点的正确检测起到非常重要的作用。该研究的第二个难点,光学相干断层扫描图像与冠状动脉造影图像的配准。目前使用的方法,是已知导管的回拉速度,结合算法,找到对应于冠状动脉造影图像上标记点坐标的光学相干断层扫描图像帧数。论文中增加了可视化软件开发部分,该软件可以通过界面交互选取目标血管,将通过算法检测到的标记点动态展示,产生了实际应用价值。
【学位单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R312;TP391.41
【部分图文】：

与ＣＡＧ相比，ＯＣＴ成像系统空间分辨率高，能够更好的分辨血管内易损斑块、??纤维斑块、钙化斑块等成分。但是ＯＣＴ也存在对组织的穿透力较低（ｌ￣３ｍｍ），??无法准确地测量斑块的厚度及大小的自身缺陷。下图１－１为ＣＡＧ图和ＯＣＴ截面??图的采集效果。????图１－１冠状动脉图片（左）和ＯＣＴ技术获取的血管截面图（右）??Ｆｉｇ．?１－１?ｃｏｒｏｎａｒｙ?ａｒｔｅｉｙ?ｉｍａｇｅ?（ｌｅｆｔ）?ａｎｄ?ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ｏｂｔａｉｎｅｄ?ｂｙ?ＯＣＴ?ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ?（ｒｉｇｈｔ）??简而言之，光学相干断层扫描技术能正确的体现血管内腔的详细情况。可是??在光学相干断层扫描之后，获取的腔内信息将不能很好的在造影图像上找出准确??的位置。二者的配准，可以直观的看到同一血管的同一位置，血管里（腔内影像，??此处指ＯＣＴ图像）和血管外（冠状动脉造影图像）两个视角的实时图像。因此进??行血管内光学相干断层扫描与冠脉造影之间配准问题的研宄，才能达到更加的治??疗效果。??１．２研究路线??１．２．１国内外研究现状分析??该问题的研宄属于一系列相关问题的研宄，包括冠脉造影图像的去噪，造影??图像中血管的增强、血管的分割、血管的中心线提取。同时还包括冠脉造影影像??中的血管的跟踪，以及标记点（位于导管探头处）的检测。在医疗影像中准确的显示??相关信息是非常重要的。??２??

血管造影系统由机架、Ｃ型臂、Ｘ射线管组件和平板探测器、患者检查床、高??压发生器、监视器及其悬挂系统、控制台等组成，用于普通Ｘ射线检查、血管造??影检查和介入治疗。下图２－１为手术室的实景。??ｊｊｆ??图２－１导管室（左）和导管室外设有监视器的控制台（右）阳??Ｆｉｇ．?２－１?ｃａｔｈｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ?ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ?（ｌｅｆｔ）?ａｎｄ?ｃｏｎｔｒｏｌ－ｓｔａｔｉｏｎ?ｗｉｔｈ?ｍｏｎｉｔｏｒｓ?ｏｕｔｓｉｄｅ?ｔｈｅ?ｃａｔｈｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ??ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ?（ｒｉｇｈｔ）（１９Ｊ??通常用于该检查的设备包括射线照相台，一个或两个Ｘ射线管和位于检查室??中的类似电视的监视器。将Ｘ射线转换成视频图像的荧光检查用于观察和指导手??术的进展。视频由Ｘ光机和检测器产生，该检测器悬挂在患者躺在其上的桌子上。??用于血管造影术的导管是长的塑料管，其厚度与一条意大利面条一样厚。??２．３血管造影术的新发展??２．３．１?ＣＴ血管造影在心血管疾病诊断中的临床应用??ＭＳＣＴ?（多探测器ＣＴ或多排螺旋ＣＴ）开辟了?ＣＴ发展史上的时代。从１９９２??年出现双排螺旋ＣＴ的随后几年，ＭＳＣＴ经历了快速发展，从早期１６排和６４排??ＣＴ的广泛应用，近来还出现２５６排和３２０排的螺旋ＣＴ扫描仪。在许多心血管系??统疾病的诊断方面，ＭＳＣＴ血管造影表现出优于有创的明显优势，广泛应用于颈??９??

冠脉造影是评估冠脉解剖结构、指导经皮冠脉介入治疗的传统成像方式。，冠脉造影的二维管腔影像并不能反映血管壁情况，也无法评估血管大小、特点和支架置入效果。采用腔内影像学检查手段，可得到冠脉内的影像，在过程中给优化支架置入和减少支架相关问题提供更多宝贵信息。光学相干断描技术是一种腔内影像技术，因为其分辨率高，被誉为“光学活检”。ＯＣＴ对指导ＰＣＩ手术，检测分析斑块和随访患者，有着极为重要的意义。??．１腔内影像技术??冠状动脉腔内影像学技术，发展迅速，是临床和基础研宄持续探索的热点。现有的腔内影像学技术，例如血管内超声（ｉｎｔｒａｖａｓｃｕｌａｒ?ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ，ＩＶＵＳ）被称为“低倍镜”，ＯＣＴ被称为“高倍镜”。??
【参考文献】

相关期刊论文 前9条

1 赵琪;侯静波;;光学相干断层成像在冠脉介入诊疗领域应用的进展[J];心血管康复医学杂志;2015年01期

2 盛惠娟;邓振生;欧阳丽蓉;;基于最小代价路径的血管中心线提取[J];计算机工程与应用;2015年02期

3 贾小伟;张蛟;刘惠亮;;光学相干断层扫描在冠状动脉介入中应用进展[J];武警医学;2014年11期

4 张蛟;段媛媛;刘惠亮;;光学相干断层成像在冠心病介入治疗中综合应用的研究进展[J];中华老年心脑血管病杂志;2014年06期

5 肖若秀;杨健;刘越;王涌天;;应用于造影图像的血管中心线全自动提取方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2013年03期

6 吕晓颖;王小丹;王彬杰;;光学相干断层扫描仪的研究进展[J];中国伤残医学;2007年06期

7 沈婷梅;顾瑛;;光学相干断层成像(OCT)新技术及其在临床诊断中的应用[J];中国激光医学杂志;2007年06期

8 陈翔;李进文;吴小雅;;基于VC与Matlab的混合编程实现图像的三维显示[J];科技信息;2006年02期

9 邓昆;;MATLAB与图象处理[J];科学;1999年06期

相关硕士学位论文 前6条

1 黎安平;基于分布式的一卡通监控平台设计与实现[D];吉林大学;2016年

2 马双;MRA脑血管分割算法的设计与实现[D];东北大学;2015年

3 瞿秋薏;基于无监督分割和局部特征匹配的胃部CT图像淋巴结检测[D];西安电子科技大学;2013年

4 陈丽平;基于Hessian矩阵的血管图像增强与水平集分割算法研究[D];湖南大学;2012年

5 宋海龙;工频X光机关键物理量检测技术的研究[D];成都理工大学;2011年

6 刘佳;冠状动脉造影图像中血管中心线跟踪算法的研究[D];东北大学;2008年

本文编号：2862251