CT冠狀動脈血管造影和血管內超聲融合算法的研究

王傳真

河南省永城市永煤集團醫院放射科，河南永城 476600

冠心病是導致人類死亡的首要疾病之一，在我過發病比較高，并且隨著人們生活水平的水平提高而增加。高螺旋CT所運用的是滑環技術，是把電源以及信號線等和金屬環能夠相連運動的X射線管和探測器的滑動電刷與金屬環相導聯。這樣球管以及探測器都不再受到電纜長度的限制。螺旋CT能夠連續的勻速旋轉并且是沿著人體長軸運轉，與此同時掃描床能夠同步勻速的跟隨遞進，螺旋CT掃描的軌跡是呈現螺旋狀般前進，可以快速地、不間斷地完成全部掃描[1]。因為螺旋CT具有比較高的分辨力，這樣就可以使得所需掃描的器官以及結構清楚顯影，能清楚顯示出具體的病變。CT冠狀動脈造影和血管內超聲是介入冠心病手術治療最為常用的影像。在本次研究中選擇該院在2010年10月—2011年9月收治的80例冠心病患者，采用融合CTCA和IVUS的方法，來提供更多患者的影像資料。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇該院在2010年10月—2011年9月收治的80例冠心病患者，其中男44例，女36例，患者年齡在45～79歲之間，平均年齡為（58.2±12.6）歲。對于所有患者采用64排螺旋CT機來獲得CTCA的數據。CTCA數據采集的間距是0.625 mm，圖像的解析度是0.482 mm×0.482 mm。IVUS的數據是根據iLab獲得，獲取速率為30幀/秒，超聲探頭的回撤速率是0.5 mm/s，圖像的解析度是0.0175×0.0175 mm。

1.2 方法

1.2.1 CTCA冠狀動脈中心線的提取 CTCA這種技術是近年來才出現的新的損傷性比較小的技術，這種技術是螺旋CT掃描以及計算機三維影像重建的結合。目前CT技術在不斷的發展，其在掃描速度和空間的分辨率上的提高特別大，這樣就提高了CT圖像的質量。提取冠狀動脈中心線首先要對圖像采樣，然后采用Fast Marching算法找到采樣圖像中起始點之間最短的路徑，并使用它在原始圖像上計算冠狀動脈的中心線。這種方法不僅降低了計算量，而且確保了中心線的準確。

1.2.2 IVUS內膜、中-外膜的分割 IVUS一般有比較高的噪音，因此在自動分割算法下很難得到滿意的結果。所以本文采用了IVUS內膜、中-外膜的分割方法。這種方法先要提取縱截面，然后將縱截面的輪廓線轉變到橫截面，之后使用樣條插值來獲得活動輪廓的初始輪廓，最后將活動輪廓進化得到內膜以及中-外膜輪廓。

1.2.3 CTCA和IVUS的配準 因為CTCA和IVUS會涉及到很大的數據量，并且這兩者的影像性質是不一樣的，CTCA是冠狀動脈的斷層影像，而IVUS是導管路徑的斷層影響，這兩者相配準難度會比較大。所以本文假設冠狀動脈中心線的路徑和超聲導管的路徑重合，同時用CMIP算法來配準CTCA影像和IVUS影像。

1.2.4 CTCA和IVUS的融合 在配準CTCA和IVUS之后可以找到這兩者之間冠狀動脈的中心線的相對應的關系，從而能夠通過這種關系把兩者顯示在同一個三維空間之中。

2 結果

經過投影圖像的相互匹配，使得CTCA和IVUS的血管中心線有了相互對應的關系，通過影像較好的診斷了患者的冠心病。

3 討論

在過去的冠狀動脈介入治療手術中，一般都會用到3種影像模態，第一種是CTCA，第二種是冠狀動脈造影，第三種是IVUS[2]。它們都各自擁有其相應的優點：CTCA能夠獲取冠狀動脈的形狀是比較真實的，而冠狀動脈造影能夠實時的獲得影像，IVUS能夠把血管壁和斑塊以及板塊內部的具體結構呈現的很清晰。

在本次研究中是把CTCA和IVUS相融合起來，首先提取中心線，再提取冠狀動脈的橫截面，再分割CTCA內膜和中-外膜，最后把CTCA和IVUS投影分割的結果配準，并且融合在一個三維坐標內。采用這種方法能夠更好的給醫生提供更多的冠心病的投影信息，配合診斷和治療。

[1]Sethian JA.A fast marching level set method for monotonically advancing fronts[J]. Proc Nat Acad Sci VSA，1996，93(4):1591-1595.

[2]Marquering HA，Dijkstra J.Coronary CT angiograghy-IVUS image fusion for quantitative plaque and stenosis analyses[J].Proc.SPIE 2008，69161-6918G-10.