冠心病是指心臟周圍的血管存在異常,不能正常的對心臟進(jìn)行血液的運輸和能量的傳送。這種血管形狀呈現(xiàn)冠狀,因此叫做冠狀動脈,簡稱冠脈。冠狀動脈的狹窄導(dǎo)致血管堵塞,致使心肌缺血。作為給心臟傳輸血液的唯一血管,這條血管是否通暢運行影響著心臟的血液循環(huán)。對冠心病的確診無疑是以冠狀動脈是否暢通運行作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。而醫(yī)療上對于冠狀動脈的觀察已經(jīng)不僅局限在二維圖像上。如何快速高效的建立冠狀動脈樹的三維重建圖像,將成為冠心病更好地被確診的重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵所在。冠狀動脈的圖像通常利用冠狀動脈造影技術(shù)呈現(xiàn)。而造影圖片是DICOM數(shù)據(jù)格式,如何對DICOM文件進(jìn)行圖片解析將成為此項研究需要攻克的難題之一。冠狀動脈樹的三維重建是一項跨學(xué)科領(lǐng)域的研究。這就要求我們既要掌握計算機領(lǐng)域、圖形學(xué)領(lǐng)域等相關(guān)技術(shù)和操作,也要求我們對醫(yī)療領(lǐng)域冠心病方面的知識進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)。針對于不同領(lǐng)域的學(xué)科知識,我將從以下幾個方面進(jìn)行開展。首先對于醫(yī)療圖像的特殊文件格式DICOM格式進(jìn)行學(xué)習(xí);其次學(xué)習(xí)并了解多種分割算法,對冠狀動脈造影進(jìn)行圖像分割、提取病灶區(qū)域和血管狹窄區(qū)域是冠狀動脈樹三維重建的前期準(zhǔn)備;然后研究并比對常用醫(yī)療圖像的三維重建方法,包括面繪制和體繪制兩種方法。更具體的說包含了四種算法,分別是:輪廓濾波算法(CF)、等值面提取算法(MC)、復(fù)合體繪制算法(CVR)和紋理映射硬件算法(TMH)。從繪制效果、速度和交互性的角度分別對這四種算法進(jìn)行了比較,其中前兩種算法屬于面繪制算法的范疇,后兩種算法屬于體繪制算法的范疇。這些算法是由可視化工具包VTK實現(xiàn)。論文中會對這些算法進(jìn)行操作和實現(xiàn),并針對存在的問題提出優(yōu)化方法。最后本論文介紹了改進(jìn)的冠狀動脈樹三維重建算法。傳統(tǒng)方法在相似性上與原有造影圖像存在很大差異,本論文提高了在相似性上的誤差,針對800例患者的冠狀動脈造影進(jìn)行冠狀動脈樹的三維重建,傳統(tǒng)三維重建算法是針對整個冠狀動脈,本文算法針對血管的狹窄區(qū)域進(jìn)行特定位置的三維重建,使醫(yī)生的診斷更加具有針對性。利用單平面成像系統(tǒng),從常規(guī)血管造影研究中獲得的一對圖像進(jìn)行冠狀動脈樹的三維重建。三維長度測量的準(zhǔn)確性在平均均方根(rms)3.5%誤差范圍內(nèi),計算機生成的投影與實際獲得的圖像之間,其相似性和準(zhǔn)確性的平均誤差分別為3.09mm和3.13mm。相似性和準(zhǔn)確性上的提高是原有醫(yī)療圖像三維重建方法無法實現(xiàn)的。冠狀動脈樹的三維重建能夠更清楚的呈現(xiàn)血管的形態(tài)、血管狹窄區(qū)域和病灶區(qū)域,更全面更細(xì)致的幫助醫(yī)生進(jìn)行精確的診斷和治療。在醫(yī)療研究領(lǐng)域更是提供了很好的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)輔助手段,讓醫(yī)療工作者全方位的了解發(fā)病機理和治療依據(jù)。但是,為了在臨床環(huán)境中利用所提出的技術(shù),需要進(jìn)一步提升重建效率,并且快速執(zhí)行三維重建的過程。在心導(dǎo)管實驗室中,執(zhí)行三維冠狀動脈樹重建的主要時間消耗因素在于將圖像從商業(yè)射線照相設(shè)備到計算機工作站。在實際情況下,三維處理時間可以與心導(dǎo)管插入過程中的常規(guī)檢查時間重疊。例如,醫(yī)生可以繼續(xù)獲取右冠狀動脈樹的動脈圖,同時處理之前獲得的一對左冠狀動脈造影圖進(jìn)行三維重建。以這種方式,完成三維處理的等待時間可以被最小化。另外,隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,計算機硬件也有待提高,軟件和硬件的有效結(jié)合也能不斷提高重建的效果和效率。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP391.41;R541.4
【部分圖文】：

脈樹三維重建的研究背景脈的造影是診斷冠心病的最常用和有效的方法，也三維重建所需要的基礎(chǔ)圖像。冠狀動脈造影是通過血的圖片如下圖 1.1 所示。具體成像的原理如下：將造冠狀動脈能在造影機下顯影。所得到的圖像能夠呈干及一些分支的血管，具體冠狀動脈造影圖片如下判斷血管有無狹窄和病灶的存在，進(jìn)行針對性的治成的像是二維圖像，對于血管狹窄和病灶區(qū)域明顯并進(jìn)行治療，但仍然存在血管狹窄和病灶區(qū)域不顯糊的情況，導(dǎo)致醫(yī)生對冠心病的診斷不夠確切。因此夠更好的讓醫(yī)生全方位的了解血管在 360 度全方位行確診。

的像是二維圖像，對于血管狹窄和病灶區(qū)域明顯進(jìn)行治療，但仍然存在血管狹窄和病灶區(qū)域不顯的情況，導(dǎo)致醫(yī)生對冠心病的診斷不夠確切。因更好的讓醫(yī)生全方位的了解血管在 360 度全方位確診。圖 1.1 冠狀動脈造影機

要一定的費用，我們不可能反復(fù)的對患者進(jìn)行醫(yī)療圖像的采集，因此在醫(yī)療系統(tǒng)中很好的保存各種非常有必要，所包含的信息越全面，在再次使用和查找就越方便。下面就 DICOM 文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，文件頭和數(shù)據(jù)集共同構(gòu)成了文件的兩大部分。先從文件頭說起，文件頭包括文件引言和前綴。文件引言一般情況下是 128 位 00 字節(jié)序列和一個長度為 4 個字節(jié)的字符串組成。這四個字節(jié)的字符串所存儲信息的代表著 DICOM 文件格式，如果此處的內(nèi)容不是 DICOM 文件格式對應(yīng)的字符串，則說明此文件不是 DICOM 文件格式的[21]，我們通過這 4 個字節(jié)來判斷。數(shù)據(jù)集的部分是整個 DICOM 信息的集成，包含患者在此項檢查圖像中涵蓋的全部信息，例如：患者姓名、患者檢查的部位等等，信息量大也導(dǎo)致結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。信息中還包括有像素信息，像素的部分對于三維重建環(huán)節(jié)的應(yīng)用并不重要，因此我們這里所說的對于數(shù)據(jù)的解析，也就是對 DICOM 文件數(shù)據(jù)集的解析，具體情況如下圖 2.1 所示。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號：2826084