冠状动脉血管三维重建方法及其血液动力学分析的研究

发布时间：2020-07-06 12:27

【摘要】：冠状动脉粥样硬化性心脏病为一种常见的心血管疾病,是指因血管腔狭窄或阻塞造成心肌缺血、缺氧或坏死而导致的心脏病,简称“冠心病”,其严重危害着人民的生命健康。为准确、快速的诊断出冠状动脉狭窄程度、位置等信息,从而制定有效治疗方案,目前基于冠状动脉计算机断层扫描血管成像(Coronary Computed Tomography Angiography,CTA)的非侵入血流储备分数(CT-FFR)的计算得到了世界范围内医疗科研机构的重点关注。本文通过深度卷积神经网络检测人体胸腔CTA扫描图像中冠状动脉感兴趣区域,采用阈值结合连通区域算法对冠状动脉血管进行分割提取,然后构建冠状动脉三维结构模型,基于该模型进行血液动力学分析,实现非侵入血流储备分数的计算。本文结合深度学习与改进Ostu分割方法准确提取出胸腹腔CTA图像序列中冠状动脉血管区域,在重建出血管三维模型的基础上进行血液动力学分析计算出CT-FFR信息,从而对冠状动脉狭窄的诊断与治疗具有重要意义。本文主要工作如下:一、基于深度卷积神经网络对冠状动脉进行特征提取,通过冠状动脉CTA图像库进行模型训练,构建冠状动脉感兴趣区域模型;输入待检测冠状动脉CTA图像到该模型中,精确定位冠状动脉感兴趣区域。二、针对于冠状动脉感兴趣区域中血管形状、灰度值等特性信息,将Otsu算法结合连通区域算法用于冠状动脉感兴趣区域进行血管分割提取,取得了较高的分割精度及良好的鲁棒性。并采用基于光线投射算法的体绘制方法实现对冠状动脉的三维重建。三、通过血液动力学方法对冠状动脉三维模型进行模拟血流环境的分析,研究了基于冠状动脉CTA图像的非侵入血流储备分数的计算方法。本文结合深度学习理论与改进Otsu方法对冠状动脉血管进行分割提取,实验表明本文方法的精度满足实际指标要求,重建冠状动脉三维模型显示效果较好;通过流体动力学方程对几何血管模型与真实冠状动脉三维模型进行血液动力学仿真分析,并由此计算出基于冠状动脉CTA图像的非侵入血流储备分数。为冠状动脉的早期无创诊断提供辅助,对医生制定治疗方案、挽救更多患者的生命具有重要的意义。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R816.2;R541.4;TP391.41
【图文】：

对于冠状动脉疾病的诊断主要有心电图检查、冠状动脉造影、冠状动逡逑脉ＣＴ血管成像、磁共振血管成像、血管内超声、光学相干断层成像等检查方法。逡逑冠状动脉造影是现阶段冠状动脉血管形态评价的金标准，如图１－２所示，冠状动逡逑脉造影可以实时的、动态的观察冠状动脉的解剖学形态以及其发生堵塞病变的部逡逑位、程度和范围等信息。但冠状动脉造影需要对病人注射扩充血管的药物，有逡逑０．１％的死亡率以及其他并发症发生的概率。而中度冠状动脉狭窄造影在准确判断逡逑该狭窄血管中血流的具体情况以及血液动力学的相关变化方面有一定局限。冠状逡逑１逡逑

通常以阿司匹林、氯吡格雷双重抗血小板治疗，适用于狭窄程度较小或逡逑者病变对冠脉循环供血影响较小的情况；当狭窄程度严重且影响到供血的情况时逡逑需要介入治疗，其主要方法为球囊扩张和支架置，如图１－３所示，其具体过逡逑程是通过穿刺方式将装有球囊的导管导入病人的一侧股动脉或桡动脉，根据Ｘ逡逑射线的指引将支架送到发生冠状动脉血管狭窄部位后，对球囊加压使其膨胀，此逡逑２逡逑

可能造成需要进一步治疗的病症没有治疗或过度治疗。逡逑：？；；逡逑图１－２冠状动脉造影逡逑因此通过一种参数指标对冠状动脉狭窄程度进行量化评估，对于其危险程度逡逑评价是有较大意义的。在１９９３年Ｎｉｃｏ邋Ｐｉｊｌｓ等人提出了诊断冠状动脉狭窄的新指逡逑标，该指标参数通过压力测定来推算冠状动脉的血流情况一一血流储备分数逡逑（Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ邋Ｆｌｏｗ邋Ｒｅｓｅｒｖｅ，邋ＦＦＲ）邋＂＿。在随后长期的临床研宄以及不断的医学验证下，逡逑目前国际上ＦＦＲ已经可以作为评价冠状动脉狭窄功能的一个公认指标。血管内逡逑测压技术测定ＦＦＲ通常是用特殊的顶端带有传感器介入导丝插入要测定的病人逡逑冠状动脉血管中，通过传感器可以测量压力、温度和血流等信息，之后系统会自逡逑动计算并显示ＦＦＲ的数值，便于医生诊断参考［７］。ＦＦＲ虽然能够为医生诊断冠状逡逑动脉狭窄以及确定治疗方案提供狭窄的功能信息，但是提供的解剖信息不够丰逡逑富，需要结合冠状动脉造影等影像学检查；并且由于该测定技术是有创性检查，逡逑同时依赖于医生的规范操作

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨哲;;影响脂蛋白的几个因素[J];国外医学情报;1987年11期

2 Pache G.;Saueressig U.;Frydrychowicz A.;刘文秀;;64层心脏CT的初期经验:冠状动脉血管桥的无创显影[J];世界核心医学期刊文摘(心脏病学分册);2006年09期

3 孙林;重组人碱性成纤维细胞生长因子促冠状动脉血管新生的实验研究(摘要)[J];昆明医学院学报;2002年01期

4 严松彪,岩坂寿二;冠状动脉血管的口径对PTCA术后再狭窄的影响[J];中国介入心脏病学杂志;1997年04期

5 徐正明,黄进宇,王敏,张国兵;胸痛对冠状动脉血管病变的预测价值[J];心脑血管病防治;2004年03期

6 黄超联,方理刚;慢性完全闭塞冠状动脉血管的治疗[J];基础医学与临床;2001年02期

7 李易,马雁冰,孙林,孙茂盛,徐章,戴长柏;重组人碱性成纤维细胞生长因子促进冠状动脉血管新生[J];中国动脉硬化杂志;2002年01期

8 张国轩;;氩离子激光器重新打开冠状动脉血管[J];激光与光电子学进展;1985年06期

9 冯海新;;T波异常的临床意义及治疗[J];求医问药;2007年05期

10 祁春梅,李东野,夏勇,陈清枝,钱文浩,潘德峰,朱红,杨煜;血管内超声及冠脉内多普勒联合应用评价冠状动脉血管重构的实验研究[J];徐州医学院学报;2003年06期

相关会议论文 前10条

1 徐健;曾云建;陈福华;王振;毛德旺;;低管电压冠状动脉血管成像对图像质量、辐射剂量、诊断结果的影响[A];2016年浙江省医学会放射与影像技术学术年会论文汇编[C];2016年

2 徐健;袁建华;陈军法;曾云建;赵潮;王振;;320排CT不同心率下冠状动脉血管成像图像质量和诊断准确性的研究[A];2012年浙江省放射学术年会论文集[C];2012年

3 张宏彬;郑建军;陈国平;闫昆;陈斌;沈立;;双源CT低剂量冠状动脉血管成像检查在临床中应用[A];2013年浙江省放射学学术年会论文集[C];2013年

4 赵世华;蒋世良;黄连军;徐仲英;王诚;凌坚;郑宏;张岩;戴汝平;;非冠状动脉血管介入治疗24年经验总结[A];中华医学会第十三届全国放射学大会论文汇编（下册）[C];2006年

5 王国斌;马瑞艳;刘赵淼;;Y型分叉冠状动脉血管中血液流动对血栓形成的影响[A];北京力学会第15届学术年会论文摘要集[C];2009年

6 刘莉;徐桂萍;刘莹;孟锦;崔然;李占全;;冠状动脉血管内超声探测斑块易损性与其危险因素的关系[A];第十三次全国心血管病学术会议论文集[C];2011年

7 于静;张宁男楠;张璋;刘慧婷;李东;于铁链;;不同心率下使用ASiR重建算法改善心脏能谱图像质量的体模研究[A];中华医学会第十五次全国心血管病学大会论文汇编[C];2013年

8 孙钢;李国英;李敏;丁娟;李胜辉;李理;朱仕芳;林长领;邹晓凤;;320排容积CT无心率(律)控制的冠状动脉血管成像在冠心病高危人群中的初步应用[A];中华医学会第16次全国放射学学术大会论文汇编[C];2009年

9 张峰;沈雳;陆浩;唐景梁;钱菊英;吴轶U

本文编号：2743632