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基于IVUS图像的血管壁应力应变估算方法

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:基于上述方法的不足,研究者正在努力寻找一种根据IVUS灰度图像序列直接测量冠状动脉管腔横截面应力应变分布的可行方法。其中最有代表性的是美国Duke大学M.H.Friedman教授领导的心血管仿真实验室提出的基于IVUS图像配准的WSS估计方法[96-99]。并且由于IVUS图像中血管壁上应变较大的部位通常对应于产生斑块的部分,从而可以直观的对比分析出斑块和正常血管组织之间的差异,确定斑块的具体位置。

基于IVUS图像的血管壁应力应变估算方法

基于上述方法的不足,研究者正在努力寻找一种根据IVUS灰度图像序列直接测量冠状动脉管腔横截面应力应变分布的可行方法。其中最有代表性的是美国Duke大学M.H.Friedman教授领导的血管仿真实验室提出的基于IVUS图像配准的WSS估计方法[96-99]。他们采用连续回撤超声导管(即非门控)的图像采集方式获得对应于不同心脏时相的IVUS图像,通过分析图像序列中灰度特征的周期性变化,提取出隐含的心脏时相信息,并据此对原始图像序列进行分组,获得分别在心脏舒张末期以及收缩末期采集的子序列。然后,利用图像中的血管分叉或斑块作为标志物,对两个图像子序列进行对齐调整定位。最后,对两个子序列中的各对图像分别进行配准,测量血管壁横截面上的圆周以及径向方向的位移,再根据相关的力学知识,得到管壁横截面各点处的二维应力应变分布图。该方法可以利用临床获得的IVUS灰度图像序列,直接评估计算每帧图像中血管壁横截面上各点处所受的应力,得到血管壁组织在任何方向上产生的应变(包括两个主应变和一个切应变)估计值,该方法不需要开发新的硬件或者其他图像采集程序,可以有效克服由非均匀组织变形导致的超声导管平面运动,并检测出更大的组织变形。并且由于IVUS图像中血管壁上应变较大的部位通常对应于产生斑块的部分,从而可以直观的对比分析出斑块和正常血管组织之间的差异,确定斑块的具体位置。但是该方法的不足之处在于,血管壁应力应变的估计结果受IVUS图像质量的影响较大,估计精度对图像中可能存在的噪声很敏感。当斑块相对短小时,配准后的图像对之间的距离不满足绝对临近的条件,而且斑块的性质沿轴向的变化也会增大。同时,该方法采用的图像数据是在两个不同管腔压力下的相同位置处获得的血管壁横截面图像,而心脏运动和管腔内搏动的血流会导致超声导管在管腔内产生复杂运动,所以获取满足该要求的图像比较困难。

血流动力学参数的精确测量,对冠心病临床治疗介入方案的选择和对治疗效果的评价等具有重要的参考价值。由于实际中动脉血管内部的血液流场是高度复杂的,而且心脏的周期性运动也会导致动脉血管一定程度的变形,因而目前亟待解决的主要难题是对测量结果精度的定量、客观评价。(www.xing528.com)

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