基于非局部均值的血管內(nèi)超聲序列運動補償方法研究.pdf

1、腹主動脈瘤是最常見的動脈瘤之一，是一種嚴重威脅人類生命的大血管疾病。覆膜支架腔內(nèi)隔絕術是目前治療常規(guī)型腹主動脈瘤的最佳選擇。然而，由于特殊型腹主動脈瘤不滿足安置覆膜支架的臨床要求，常規(guī)的覆膜支架腔內(nèi)隔絕術會封閉重要器官的血管入口，最終導致重要器官的衰竭。而定做帶有分支的支架則有價格貴、定做周期長以及臨床操作難度大等問題。因此，本文首先提出了利用血管內(nèi)超聲(Intravascular Ultrasound:IVUS)精確定位被覆膜支架覆蓋

2、的重要動脈分支入口，然后再使用激光進行開窗以解決重要分支動脈被覆膜支架阻隔的問題。
　　然而，在IVUS成像過程中，由于心臟搏動以及導管的旋轉，IVUS序列圖像往往存在運動偽影，直接影響到醫(yī)生對于血管分支入口直徑測量，對分支血管入口的判斷產(chǎn)生不利影響，給醫(yī)生采用激光介入治療帶來困難。另外，運動偽影也會直接影響到血管內(nèi)斑塊的測量以及三維顯示效果。IVUS序列圖像的運動補償技術旨在解決IVUS序列圖像中的運動偽影，為醫(yī)生提供更加精確的

3、血管內(nèi)三維結構信息，有助于醫(yī)生準確無誤地判斷分支血管入口。此外，運動補償技術還可以為斑塊以及血管彈性測量提供精確的信息。因此，運動補償技術不但是本論文迫切需要解決的技術難題，而且具有廣泛的臨床應用價值。
　　目前，IVUS序列圖像運動補償方法主要是基于門控、動力學建模、模板匹配或者光流等。其中，門控法在一個心動周期只能采集一幅圖像；動力學建模無法提供精確的旋轉角估計結果；模板匹配會受到圖像灰度變化的影響；而光流法需要IVUS序列圖

4、像滿足血管中心不發(fā)生位移的條件。因此在實際應用中，四種方法的結果并不理想。本文針對IVUS運動補償技術的難點，結合醫(yī)生的臨床需求，研究基于非局部均值的IVUS序列圖像運動補償方法，具體研究內(nèi)容如下：
　　首先研究了基于非局部均值的IVUS圖像降噪技術：針對IVUS圖像中斑點噪聲特性，提出了一種基于權重更新的非局部均值去斑點噪聲方法。方法針對當前應用廣泛的圖像斑點噪聲模型，采用貝葉斯理論，推導出一種適合于斑點噪聲的權值計算公式，并利

5、用主成分分析方法(Principal Component Analysis: PCA)將其投影至PCA子空間并迭代更新權值，迭代過程可自動終止。該方法能夠顯著地去除 IVUS斑點噪聲，提高了圖像的對比度。
　　其次研究了基于非局部均值的IVUS序列圖像粗運動補償技術：通過對IVUS導管運動的建模，將其分為由于導管旋轉而導致的旋轉運動以及由于血流脈搏而導致的導管相對圖像中心的偏移，并且結合了中膜的橢圓特性，提出了一種基于中膜檢測的粗

6、運動補償方法。該方法通過一種非局部SUSAN邊緣檢測算子以及對感興趣區(qū)域的控制點進行橢圓擬合來確定中膜的位置，進而利用前后幀中膜的擬合參數(shù)來對平移和旋轉參數(shù)初始值進行估計，并對時間維的參數(shù)進行一維非局部均值獲取最終補償參數(shù)，繼而完成運動補償。該方法簡單、快速，并且相對于前人的方法更具有普適性，能夠適應不同情況下的IVUS圖像；
　　最后研究了基于非局部均值的IVUS序列圖像精確運動補償技術：針對粗運動補償方法對于旋轉參數(shù)提取不夠精