基于血管内超声和X射线血管造影融合的血管三维重建

摘要

X射线血管造影和血管内超声(IVUS)是目前临床普遍采用的诊断血管病变的介入性影像手段,二者具有优势与不足互补的特点。本文提出一种基于血管造影和IVUS图像融合的血管三维重建方法:首先从在两个近似垂直角度采集的造影图像中三维重建出导管路径和管腔轴线；然后沿三维导管路径确定各帧超声图像的轴向位置和空间方位；最后采用NURBS曲面拟合技术完成管腔内外表面的拟合。通过将血管造影提供的管腔和超声导管的空间几何信息以及从IVUS图像序列中获取的管腔横切面信息融合起来,得到感兴趣血管段的准确三维重建,辅助血管疾病特别是冠心病的诊治。
　　 本文的研究受到国家自然科学基金项目(编号:30500129和60973087)的资助。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 冠心病

1.1.2 X射线冠状动脉造影

1.1.3 血管内超声

1.2 本课题研究的目的和意义

1.2.1 目的和意义

1.2.2 研究现状和进展

1.3 本文的主要研究内容

第二章 X射线血管造影和血管内超声的成像原理及临床应用

2.1 X射线冠状动脉造影成像系统

2.1.1 X射线冠脉造影系统的构成

2.1.2 造影角度

2.1.3 X射线血管造影成像的临床应用

2.2 血管内超声

2.2.1 IVUS成像仪

2.2.2 IVUS成像过程

2.2.3 IVUS的临床应用

2.3 本章小结

第三章 X射线血管造影图像中管腔轴线和导管路径的三维重建

3.1 X射线血管造影图像的二维信息提取

3.1.1 图像预处理

3.1.2 二维信息的提取

3.2 X射线血管造影图像中管腔轴线和导管路径的三维重建

3.2.1 几何变换矩阵

3.2.2 点的三维重建

3.2.3 两个角度造影图像之间投影点的匹配

3.3 B样条曲线拟合

3.4 实验结果

3.5 本章小结

第四章 IVUS图像的轴向位置和空间方位的确定

4.1 IVUS图像的预处理和分割

4.1.1 降噪处理

4.1.2 分割

4.2 确定各帧IVUS图像的轴向位置

4.2.1 现有方法的优势和不足

4.2.2 确定各帧IVUS图像的轴向位置

4.2.3 实验结果

4.3 确定相邻IVUS帧之间的相对方向

4.3.1 参数曲线及活动标架

4.3.2 建立各帧IVUS图像的活动标架

4.3.3 将各帧IVUS图像映射到导管路径上

4.3.4 实验结果

4.4 确定各帧IVUS图像的绝对方位

4.4.1 算法流程

4.4.2 实验结果及分析

4.5 管腔内外表面的拟合

4.5.1 NURBS曲面

4.5.2 基于NURBS曲面的血管腔内外表面的拟合

4.5.3 实验结果

4.6 误差分析与估计

4.6.1 误差源分析

4.6.2 重建误差的定量估计

4.7 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况