【摘要】：冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病為一種常見的心血管疾病,是指因血管腔狹窄或阻塞造成心肌缺血、缺氧或壞死而導(dǎo)致的心臟病,簡稱“冠心病”,其嚴(yán)重危害著人民的生命健康。為準(zhǔn)確、快速的診斷出冠狀動(dòng)脈狹窄程度、位置等信息,從而制定有效治療方案,目前基于冠狀動(dòng)脈計(jì)算機(jī)斷層掃描血管成像(Coronary Computed Tomography Angiography,CTA)的非侵入血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)(CT-FFR)的計(jì)算得到了世界范圍內(nèi)醫(yī)療科研機(jī)構(gòu)的重點(diǎn)關(guān)注。本文通過深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測人體胸腔CTA掃描圖像中冠狀動(dòng)脈感興趣區(qū)域,采用閾值結(jié)合連通區(qū)域算法對(duì)冠狀動(dòng)脈血管進(jìn)行分割提取,然后構(gòu)建冠狀動(dòng)脈三維結(jié)構(gòu)模型,基于該模型進(jìn)行血液動(dòng)力學(xué)分析,實(shí)現(xiàn)非侵入血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)的計(jì)算。本文結(jié)合深度學(xué)習(xí)與改進(jìn)Ostu分割方法準(zhǔn)確提取出胸腹腔CTA圖像序列中冠狀動(dòng)脈血管區(qū)域,在重建出血管三維模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行血液動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算出CT-FFR信息,從而對(duì)冠狀動(dòng)脈狹窄的診斷與治療具有重要意義。本文主要工作如下:一、基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)冠狀動(dòng)脈進(jìn)行特征提取,通過冠狀動(dòng)脈CTA圖像庫進(jìn)行模型訓(xùn)練,構(gòu)建冠狀動(dòng)脈感興趣區(qū)域模型;輸入待檢測冠狀動(dòng)脈CTA圖像到該模型中,精確定位冠狀動(dòng)脈感興趣區(qū)域。二、針對(duì)于冠狀動(dòng)脈感興趣區(qū)域中血管形狀、灰度值等特性信息,將Otsu算法結(jié)合連通區(qū)域算法用于冠狀動(dòng)脈感興趣區(qū)域進(jìn)行血管分割提取,取得了較高的分割精度及良好的魯棒性。并采用基于光線投射算法的體繪制方法實(shí)現(xiàn)對(duì)冠狀動(dòng)脈的三維重建。三、通過血液動(dòng)力學(xué)方法對(duì)冠狀動(dòng)脈三維模型進(jìn)行模擬血流環(huán)境的分析,研究了基于冠狀動(dòng)脈CTA圖像的非侵入血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)的計(jì)算方法。本文結(jié)合深度學(xué)習(xí)理論與改進(jìn)Otsu方法對(duì)冠狀動(dòng)脈血管進(jìn)行分割提取,實(shí)驗(yàn)表明本文方法的精度滿足實(shí)際指標(biāo)要求,重建冠狀動(dòng)脈三維模型顯示效果較好;通過流體動(dòng)力學(xué)方程對(duì)幾何血管模型與真實(shí)冠狀動(dòng)脈三維模型進(jìn)行血液動(dòng)力學(xué)仿真分析,并由此計(jì)算出基于冠狀動(dòng)脈CTA圖像的非侵入血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)。為冠狀動(dòng)脈的早期無創(chuàng)診斷提供輔助,對(duì)醫(yī)生制定治療方案、挽救更多患者的生命具有重要的意義。
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R816.2;R541.4;TP391.41
【圖文】：

對(duì)于冠狀動(dòng)脈疾病的診斷主要有心電圖檢查、冠狀動(dòng)脈造影、冠狀動(dòng)逡逑脈ＣＴ血管成像、磁共振血管成像、血管內(nèi)超聲、光學(xué)相干斷層成像等檢查方法。逡逑冠狀動(dòng)脈造影是現(xiàn)階段冠狀動(dòng)脈血管形態(tài)評(píng)價(jià)的金標(biāo)準(zhǔn)，如圖１－２所示，冠狀動(dòng)逡逑脈造影可以實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的觀察冠狀動(dòng)脈的解剖學(xué)形態(tài)以及其發(fā)生堵塞病變的部逡逑位、程度和范圍等信息。但冠狀動(dòng)脈造影需要對(duì)病人注射擴(kuò)充血管的藥物，有逡逑０．１％的死亡率以及其他并發(fā)癥發(fā)生的概率。而中度冠狀動(dòng)脈狹窄造影在準(zhǔn)確判斷逡逑該狹窄血管中血流的具體情況以及血液動(dòng)力學(xué)的相關(guān)變化方面有一定局限。冠狀逡逑１逡逑

通常以阿司匹林、氯吡格雷雙重抗血小板治療，適用于狹窄程度較小或逡逑者病變對(duì)冠脈循環(huán)供血影響較小的情況；當(dāng)狹窄程度嚴(yán)重且影響到供血的情況時(shí)逡逑需要介入治療，其主要方法為球囊擴(kuò)張和支架置，如圖１－３所示，其具體過逡逑程是通過穿刺方式將裝有球囊的導(dǎo)管導(dǎo)入病人的一側(cè)股動(dòng)脈或橈動(dòng)脈，根據(jù)Ｘ逡逑射線的指引將支架送到發(fā)生冠狀動(dòng)脈血管狹窄部位后，對(duì)球囊加壓使其膨脹，此逡逑２逡逑

可能造成需要進(jìn)一步治療的病癥沒有治療或過度治療。逡逑：？；；逡逑圖１－２冠狀動(dòng)脈造影逡逑因此通過一種參數(shù)指標(biāo)對(duì)冠狀動(dòng)脈狹窄程度進(jìn)行量化評(píng)估，對(duì)于其危險(xiǎn)程度逡逑評(píng)價(jià)是有較大意義的。在１９９３年Ｎｉｃｏ邋Ｐｉｊｌｓ等人提出了診斷冠狀動(dòng)脈狹窄的新指逡逑標(biāo)，該指標(biāo)參數(shù)通過壓力測定來推算冠狀動(dòng)脈的血流情況一一血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)逡逑（Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ邋Ｆｌｏｗ邋Ｒｅｓｅｒｖｅ，邋ＦＦＲ）邋＂＿。在隨后長期的臨床研宄以及不斷的醫(yī)學(xué)驗(yàn)證下，逡逑目前國際上ＦＦＲ已經(jīng)可以作為評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈狹窄功能的一個(gè)公認(rèn)指標(biāo)。血管內(nèi)逡逑測壓技術(shù)測定ＦＦＲ通常是用特殊的頂端帶有傳感器介入導(dǎo)絲插入要測定的病人逡逑冠狀動(dòng)脈血管中，通過傳感器可以測量壓力、溫度和血流等信息，之后系統(tǒng)會(huì)自逡逑動(dòng)計(jì)算并顯示ＦＦＲ的數(shù)值，便于醫(yī)生診斷參考［７］。ＦＦＲ雖然能夠?yàn)獒t(yī)生診斷冠狀逡逑動(dòng)脈狹窄以及確定治療方案提供狹窄的功能信息，但是提供的解剖信息不夠豐逡逑富，需要結(jié)合冠狀動(dòng)脈造影等影像學(xué)檢查；并且由于該測定技術(shù)是有創(chuàng)性檢查，逡逑同時(shí)依賴于醫(yī)生的規(guī)范操作

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本文編號(hào)：2743632