基于T-snake模型的冠狀動(dòng)脈血管提取和運(yùn)動(dòng)分析的方法研究.pdf

1、現(xiàn)代社會(huì)中，冠狀動(dòng)脈疾病對(duì)人類健康的威脅越來(lái)越大。目前臨床上廣泛采用的診斷冠心病的依據(jù)是X射線冠狀動(dòng)脈造影圖像序列。造影圖像序列記錄了冠狀動(dòng)脈在一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況。通過(guò)分析臨床造影圖像序列，可以得到血管在不同時(shí)刻的狀態(tài)，從而估計(jì)其相關(guān)形態(tài)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，得到豐富的信息輔助醫(yī)生診斷，具有十分重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。 本文基于數(shù)字圖像處理技術(shù)，采用 T-snake 模型對(duì)x射線冠狀動(dòng)脈造影圖像序列進(jìn)行二維血管提取和運(yùn)動(dòng)跟蹤，得到

2、心動(dòng)周期中冠狀動(dòng)脈的二維形態(tài)和運(yùn)動(dòng)信息。本文的研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于 X 射線造影和血管內(nèi)超聲的冠狀動(dòng)脈三維形態(tài)和運(yùn)動(dòng)測(cè)量方法的研究” (項(xiàng)目號(hào)：30500129) 的資助。 本文主要的研究工作包括以下幾個(gè)方面： 1．冠狀動(dòng)脈病變及 X 射線造影術(shù)的研究分析了冠狀動(dòng)脈病變及 X 射線造影術(shù)的特點(diǎn)，并據(jù)此提出了基于造影圖像序列的血管運(yùn)動(dòng)跟蹤的研究工作的內(nèi)容和目的。 2．動(dòng)態(tài)輪廓模型理論的研究綜合分析了傳

3、統(tǒng)的動(dòng)態(tài)輪廓模型及其一些改進(jìn)模型的優(yōu)點(diǎn)與不足，對(duì)拓?fù)渥赃m應(yīng)動(dòng)態(tài)輪廓模型 (T-snake) 的網(wǎng)格劃分、變形過(guò)程、各能量函數(shù)項(xiàng)作用、拓?fù)渥儞Q能力、目標(biāo)提取效果和模型使用范圍進(jìn)行了詳細(xì)研究。 3．強(qiáng)約束 T-snake 模型的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了適用于心血管造影圖像的強(qiáng)約束 T-snake 模型，約束節(jié)點(diǎn)沿網(wǎng)格線從一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)，通過(guò)節(jié)點(diǎn)拆分獲得拓?fù)渥儞Q能力、自動(dòng)檢測(cè)和處理拓?fù)錄_突。針對(duì)圖像灰度統(tǒng)計(jì)特征，設(shè)計(jì)了使輪廓能從血管內(nèi)

4、部的初始位置膨脹變形的能量函數(shù)。 4．冠狀動(dòng)脈造影圖像序列的二維運(yùn)動(dòng)跟蹤的實(shí)現(xiàn)采用 T-snake 模型，對(duì)于序列的首幀，手動(dòng)在血管內(nèi)部任選一起始點(diǎn)，通過(guò)能量函數(shù)最小化使輪廓不斷變形，最終提取出血管邊緣。對(duì)于后續(xù)幀，將前一幀中模型的停留位置作為當(dāng)前幀模型的初始位置，通過(guò)模型變形實(shí)現(xiàn)對(duì)序列中動(dòng)脈血管的運(yùn)動(dòng)跟蹤。根據(jù)臨床圖像的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比較分析了動(dòng)態(tài)規(guī)劃法和 Williams快速算法的不同，研究了不同參數(shù)和初始位置對(duì)模型跟蹤效果的影