冠脉血管动态三维重构关键技术研究与软件平台开发

作     者：王芳 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张天序

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：三维重构 对比度受限的局部直方图均衡化方法 双边滤波 多尺度Gabor滤波 呼吸运动分析 心血管运动分析 软件平台 

摘      要：二维X射线血管造影图像是检测心血管疾病的“金标准，但是随着临床应用以及科学技术的快速发展，二维血管图像显然已经无法满足病变诊断的高效率需求，而通过冠脉血管动态三维重构技术不仅可以获得更加直观形象的三维血管空间结构，而且能够对病变参数进行定量计算，并且对心血管运动规律进行分析，从而可以获得更加准确全面的诊断结果。本文研究了冠脉血管动态三维重构的若干关键技术，包括血管增强与分割技术，造影图像序列中呼吸运动分析技术，造影图像序列中二维及三维心血管运动分析技术，最后构建了一个医学图像处理集成化软件平台。 本文针对X射线造影图像对比度差，噪声复杂等特点，提出了基于对比度受限的局部直方图均衡化与双边滤波相结合的血管增强方法，以及多尺度Gabor滤波的血管分割方法，并通过实际造影图像验证了这种增强和分割方法的有效性。 X射线造影图像序列中不仅记录了心脏三维运动在二维造影平面上的投影，另一方面也记录了人体呼吸运动导致的血管二维平移运动，并且医生在用造影系统对病人冠脉成像时，可能会移动平台，导致序列中还可能存在病床二维平移运动，本文首先对造影图序列进行图像配准，然后利用傅立叶级数变换结合频域滤波的方法提取呼吸运动曲线，并通过可视人动态冠脉模型模拟实验来验证了提取方法的有效性，最后对提取出的呼吸运动进行分析。 冠脉血管分布在心脏表面，其运动与心脏运动存在特殊的依赖关系，本文对同一个病人的不同造影角度的图像序列进行血管二维及三维运动计算与分析，给出其分析结果的临床意义。 最后，从软件工程的角度，开发了医学图像处理集成化软件平台。该平台采用标准化、模块化设计，不但可以集成和管理已有的算法，而且也方便后来研究人员开发新的算法。