CT冠状动脉血管造影和血管内超声融合算法的研究

王传真

河南省永城市永煤集团医院放射科，河南永城 476600

冠心病是导致人类死亡的首要疾病之一，在我过发病比较高，并且随着人们生活水平的水平提高而增加。高螺旋CT所运用的是滑环技术，是把电源以及信号线等和金属环能够相连运动的X射线管和探测器的滑动电刷与金属环相导联。这样球管以及探测器都不再受到电缆长度的限制。螺旋CT能够连续的匀速旋转并且是沿着人体长轴运转，与此同时扫描床能够同步匀速的跟随递进，螺旋CT扫描的轨迹是呈现螺旋状般前进，可以快速地、不间断地完成全部扫描[1]。因为螺旋CT具有比较高的分辨力，这样就可以使得所需扫描的器官以及结构清楚显影，能清楚显示出具体的病变。CT冠状动脉造影和血管内超声是介入冠心病手术治疗最为常用的影像。在本次研究中选择该院在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，来提供更多患者的影像资料。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择该院在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，患者年龄在45～79岁之间，平均年龄为（58.2±12.6）岁。对于所有患者采用64排螺旋CT机来获得CTCA的数据。CTCA数据采集的间距是0.625 mm，图像的解析度是0.482 mm×0.482 mm。IVUS的数据是根据iLab获得，获取速率为30帧/秒，超声探头的回撤速率是0.5 mm/s，图像的解析度是0.0175×0.0175 mm。

1.2 方法

1.2.1 CTCA冠状动脉中心线的提取 CTCA这种技术是近年来才出现的新的损伤性比较小的技术，这种技术是螺旋CT扫描以及计算机三维影像重建的结合。目前CT技术在不断的发展，其在扫描速度和空间的分辨率上的提高特别大，这样就提高了CT图像的质量。提取冠状动脉中心线首先要对图像采样，然后采用Fast Marching算法找到采样图像中起始点之间最短的路径，并使用它在原始图像上计算冠状动脉的中心线。这种方法不仅降低了计算量，而且确保了中心线的准确。

1.2.2 IVUS内膜、中-外膜的分割 IVUS一般有比较高的噪音，因此在自动分割算法下很难得到满意的结果。所以本文采用了IVUS内膜、中-外膜的分割方法。这种方法先要提取纵截面，然后将纵截面的轮廓线转变到横截面，之后使用样条插值来获得活动轮廓的初始轮廓，最后将活动轮廓进化得到内膜以及中-外膜轮廓。

1.2.3 CTCA和IVUS的配准 因为CTCA和IVUS会涉及到很大的数据量，并且这两者的影像性质是不一样的，CTCA是冠状动脉的断层影像，而IVUS是导管路径的断层影响，这两者相配准难度会比较大。所以本文假设冠状动脉中心线的路径和超声导管的路径重合，同时用CMIP算法来配准CTCA影像和IVUS影像。

1.2.4 CTCA和IVUS的融合 在配准CTCA和IVUS之后可以找到这两者之间冠状动脉的中心线的相对应的关系，从而能够通过这种关系把两者显示在同一个三维空间之中。

2 结果

经过投影图像的相互匹配，使得CTCA和IVUS的血管中心线有了相互对应的关系，通过影像较好的诊断了患者的冠心病。

3 讨论

在过去的冠状动脉介入治疗手术中，一般都会用到3种影像模态，第一种是CTCA，第二种是冠状动脉造影，第三种是IVUS[2]。它们都各自拥有其相应的优点：CTCA能够获取冠状动脉的形状是比较真实的，而冠状动脉造影能够实时的获得影像，IVUS能够把血管壁和斑块以及板块内部的具体结构呈现的很清晰。

在本次研究中是把CTCA和IVUS相融合起来，首先提取中心线，再提取冠状动脉的横截面，再分割CTCA内膜和中-外膜，最后把CTCA和IVUS投影分割的结果配准，并且融合在一个三维坐标内。采用这种方法能够更好的给医生提供更多的冠心病的投影信息，配合诊断和治疗。

[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.