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腦科學和醫療技術
來源: | 作者: | 發布時間:2013-9-22 14:25:35


基于模型的旋轉冠狀動脈造影三維重建*
李澤文1,胡軼寧2
(1.東南大學生物科學與醫學工程學院,南京 210096;2.東南大學計算機科學與工程學院,南京,210096)
摘要:本文提出了一種基于模型的稀疏角度投影圖像冠狀動脈體數據重建方法,本文的工作主要包括:1)提出了一種血管結構參數化算法,該算法在保證不同節段血管表面的空間連續性的基礎上,對血管分支分叉不為進行自動識別和連接;2)建立了一種基于投影數據匹配的血管半徑估計方法,用于設定血管初始半徑;3)在參數優化過程中引入了包含利用血管結構先驗知識和彈性先驗進行約束,保證了血管結構的的平滑性和彈性先驗以此來并排除降低噪聲的干擾和,增大對初始坐標位置誤差的容許度,并利用算法利用梯度下降法進行迭代優化。實驗表明該重建方法對冠狀動脈X射線造影重建能夠收斂并具有較精確的重建結果。
關鍵字:三維重建;冠狀動脈;X射線;旋轉造影;模型
中圖分類號:R318.0文獻標識碼:A


Object-Based 3-D Reconstruction of Arterial Trees from Coronary Angiograms
LI Ze-wen1,HU Yi-ning2
1(School of Bio-Medical Engineering, Southeast University, Nanjing, 210096,China)
2(Department of Computer Science and Engineering,Southeast University, Nanjing210096, China)
【Abstract】This paper describes an object-based approach to the problem of reconstructing three-dimensional descriptions of arterial trees from a few noisy angiographic projections. The stages of the method are: 1) an easy to implement parameter model are designed to represent bifurcations accurately, and ensure that the spatial continuity of the vascular surface; 2) an automatic algorithms for the initialization of parameter model; 3) The method incorporates a priori knowledge of the structure of the arteries into a natural optimality criterion that encompasses the entire arterial tree. We present an efficient optimization algorithm for object estimation, and demonstrate its performance by the experimental results.
【Key words】reconstruction; Coronary artery; X-ray; rotational angiography; parameter model
0 引言
       旋轉冠狀動脈造影是一種X射線投射成像技術,具有很高的臨床價值[1]。利用三維重建算法,可以使得醫師能夠對冠狀動脈進行更加直觀的觀察。在現有的冠狀動脈三維重建算法中,基于模型的重建算法占據了重要的地位。早期的一些工作中,一些研究人員利用二維血管骨架的精確分割,建立了三維骨架 [3]。Kostas Haris等人提出了一種在一種盡量少的人工干預下提取和標記冠狀動脈數的方法[4]。Jeffrey等利用冠狀動脈結構的先驗知識進行了基于模型的重建,并提出了SGC模型,但是要求血管接近豎直狀態,具有一定的局限性[2]。
直接利用斷層圖像重建技術從稀疏角度采樣旋轉X光冠狀動脈造影圖像序列重建血管的算法實現相對簡單,且人工干預依賴較小,但是由于心動相位的不完全匹配以及呼吸運動的存在,該方法獲得的重建體數據效果往往較差,本文提出了一種基于模型的重建算法,,該算法在斷層重建結果的基礎上對體數據進行優化。算法大致可以概括為:1)建立冠狀動脈模型;2)進行冠狀動脈模型參數化;3)結合實際的投影數據對模型參數進行優化,得到良好的三維重建體數據。

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