基于ivus影像的血管弹性显像关键技术研究

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1、中文图书分类号：TP391密级：公开UDC：39学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：基于IVUS影像的血管弹性显像关键技术研究论文作者：董路学科：信息与通信工程指导教师：汪友生论文提交日期：2015年5月UDC：39学校代码：10005中文图书分类号：TP391学号：S201202104密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：基于IVUS影像的血管弹性显像关键技术研究英文题目：RESEARCHONTHEKEYTECHNOLOGYOFELASTICIMAGINGBASEDONIVUSIMAGE论文作者：董路学科：信息与通信工程研究方向：数字

2、图像处理申请学位：工学硕士指导教师：汪友生副教授所在单位：电子信息与控制工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：董路日期：2015年06月05日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复

3、印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：董路日期：2015年06月05日导师签名：汪友生日期：2015年06月05日摘要摘要据世界卫生组织统计，由心血管疾病引起的死亡已经成为人类死亡的三大主要原因之一。医学研究表明，动脉粥样硬化(Atherosclerotic,AS)引起的易损斑块的破裂是导致急性心血管疾病的首要原因，但是，目前还没有有效的预测斑块破裂的工具。斑块的特性主要取决于其组成成分和几何形状，而这些又与血管壁的弹性性能相关，所以，研究血管壁的弹性性能对于早期发现和识别易损斑块预

4、防心血管疾病的发生具有重要的临床意义。作为诊断心血管疾病的“金标准”的血管内超声(IntravascularUltrasound,IVUS)技术能够提供血管横切面图像，对于血管壁形态和斑块位的置确定有一定作用，但是对于易损斑块的成分仍然不能判别，而一定的血压下，斑块会表现出与周围血管组织不同的弹性性状，因此，分析血管壁和斑块在血压作用下的反应可以评估易损斑块破裂的可能性。本文的主要研究工作包括：(1)针对IVUS图像所含噪声多为斑点噪声和高斯噪声一种去噪方法很难同时滤除这些噪声的问题，改进了一种结合中值滤波和多图像平均的综合降噪方法，该方法能够有效去除噪声并且保持图像平滑。另外，在此基础

5、上改进了图像边缘提取算法，对内外膜边缘区域分别进行预分割，最后以边缘点的灰度亮度和统计概率分布作为约束代价函数计算，得到最终的边缘轮廓。(2)针对血管壁网格划分中血管腔中产生的无效三角形影响后续匹配及弹性计算精度的问题，提出了一种基于限制点集方法的血管壁网格划分方法，新增了点对之间角度的阈值作为筛选边缘点的标准，最后按照三角形中心点及边线间的位置关系删除位于血管腔内的无效三角形。并在此基础上采用一种基于B样条形变模型的匹配方法，针对传统归一化互相关的相似性测度可能会对孤立区域的计算带来误差的问题，增加了带有灰度权重的代价函数方法；最后的I-BFGS优化算法以较少的迭代次数计算Hessia

6、n矩阵来寻求最佳匹配点。(3)针对传统血管弹性估计多采用弹性模量或假体模拟的方法，其实验装置复杂并且结果精度难以保障的问题，本文充分利用IVUS图像信息，在不增加额外装置的前提下，根据已有的形变理论，提出了二维直角坐标系下以线元的位置变化代替面元形变的方法，成功推导出了小三角形单元条件下的格林应变计算公式并计算出相应的应变值，利用伪彩色编码将应变数值转换为对应的RGB颜色空间的值并填充到相应的小三角形单元。经过Photoshop图像处理软件的手动变形与计算结果的对比，证明本文所采用的一系列图像处理与弹性分析方法具有一定的可行性和准确性，能够为临I北京工业大学硕士学位论文床诊断治疗心血管疾

7、病提供参考依据。关键词：血管内超声；限制点集；弹性计算；颜色渐变II摘要AbstractAccordingtotheWHOstatistics,deathcausedbycardiovasculardiseasehasbecomeoneofthethreemajorcausesofdeathinhumans.MedicalresearchshowsthatvulnerableplaquerupturecausedbyAtherosc