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研究生: 張志鴻
Chang, Chih-Hung
論文名稱: 利用X光血管攝影術及血管內超音波從事血管阻塞定位之研究
Vascular stenosis localization from X-Ray angiogram and Intravascular ultrasound
指導教授: 謝凱生
Hsieh, Kai-Sheng
陳天送
Chen, Tain-Song
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 醫學工程研究所
Institute of Biomedical Engineering
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 85
中文關鍵詞: X光血管攝影術幼兒先天心血管疾病血管內超音波
外文關鍵詞: Infant natural coronary artery disease, IVUS, X-ray angiography
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  •   幼兒先天心臟血管疾病近年來一直是我國幼兒早亡的主要原因,發展良好的診斷工具,一直是研究幼兒先天心血管疾病重要課題;血管內超音波(Intravascular Ultrasound , IVUS)能即時獲得血管管腔及血管壁形態的高解析度影像,相當適合用來做血管的動態功能分析,然而血管內超音波只提供血管橫斷截面的資訊,卻無法知悉在人體內解剖的相對位置, 本研究將結合X光血管攝影術(X-ray angiography)以提供血管的空間定位,來建立一套血管阻塞定位系統,讓臨床醫師在獲得高解析度IVUS影像的同時,也能清楚了解相對應的解剖位置,作為診斷時的參考依據。另外本研究也利用壓克力來製作血管假體,之後經由模擬實驗來驗證此系統的準確性及穩定性。

      本研究共分析了五位平均年齡10歲男童的資料,包含了20個區段的IVUS影像,比較電腦自動搜索的血管管腔邊界和專家手繪的結果,平均相關度為0.98顯示利用主動輪廓模型來自動搜索,確實能準確的搜索到內膜管腔邊界進而取代手繪邊界的描繪方法。

      研究中使用壓克力材料製作血管假體,來評估定位系統之準確性。所重建出的血管假體三維模型與實際血管假體型態是符合的,血管假體在回拉定位的過程中,距離解析度可調範圍為1 mm/frame~50μm/frame,實驗中以1 mm/frame 距離解析度下,即可準確定位到假體位置。而在面積量測上平均誤差率為0.53 mm2 ,其誤差發生的原因主要是在血管假體缺口處,此處為一矩形的缺口,直角的部份在影像上會產生不連續點,因此當做邊界搜尋時會產生誤差。

      Infant natural coronary artery disease is the main cause for infant early mortality in recent years in our country. Thus, the development of a diagnostic tool is an important issue for studying infant natural coronary artery disease. Intravascular Ultrasound(IVUS) is able to generates images immediately with a high temporal and spatial resolution of vessel wall morphology, so that it’s suitable for dynamic study of functional properties of vessels. However, IVUS only provides the information of vessel cross section. It’s unable to get the location of dissect inside the human bodies.This research combines X-ray angiography with IVUS to develop a vascular lesion localization system for clinical uses. Thus, the clinical physicians can get the images with high resolution and the dissect location simultaneously. The artificial vessels phantom are made of acrylic were used to check the validity of above system.

      This research analyzes five subjects (boys, mean age 10 years old), including 20 IVUS sequential images; comparing the results of computer-detection and observer-defined for lumen boundary correlated very well (r=0.98), which means it can accurately search automatically for lumen boundary instead of manually tracing by experts.

      The artificial vessel phantom made of acrylic evaluate the accuracy of above system. The artificial vessel phantom 3-D model could be fitted with the actual vessel phantom. On the process of artificial vessel phantom pullback position, the distance resolution range is 1mm / frame ~ 50μm/frame. In the experiment, it can position the artificial vessel precisely with 1mm / frame distance resolution. The average area error rate is 0.53mm2. The main cause for the error is artificial vessel breach. It’s a rectangular breach; the right angle part causes uncontinuous points on images. Therefore, the error happened in boundary detection.

    中文摘要…………………………………………………………………….. I 英文摘要…………………………………………………………………….Ⅱ 誌謝………………………………………………………………………….Ⅲ 目錄………………………………………………………………………….Ⅳ 表目錄……………………………………………………………………….Ⅵ 圖目錄……………………………………………………………………….Ⅶ 第一章 緒論……………………………………………………………….1 第1-1節 動脈血管結構及動脈硬化症………………………………. .3 第1-1-1節 兒童先天性心臟病………………………………..….5 第1-2節X光血管攝影術及血管內超音波………………………….…7 第1-2-1節 X光血管攝影術…………………………………..….7 第1-2-2節 血管內超音波……………………………………. ….8 第1-3節 IVUS影像特性…………………. ………………………….9 第1-4節 文獻回顧………………………………………………. …. .11 第1-5節 研究動機………………………………………………. …. .14 第二章 數位影像處理及分析………………………………. …………….15 第2-1節 血管x光數位影像之取得……………………………………15 第2-2節 血管內超音波影像之取得與ROI選取……………….……. 17 第2-3節 血管內超音波影像前置處理………………………………. 19 第2-3-1節 雜訊濾除……………………………………………..20 第2-4節 邊界檢測……………………………………………………..21 第2-4-1節 三次方週期雲形線………………………………….22 第2-4-2節 Snake演算法………………………………….……23 第2-5節 Snake 演算法中初始輪廓設定……………………………. 29 第2-6節 血管參數分析 ……………………………………………. 30 第三章 實驗材料與方法…………………………………………………. .31 第3-1節 系統架構……………………………………………………. 31 第3-2節 假體實驗與臨床病患之手術………………………………..33 第3-2-1節 模擬血管假體實驗的材料及方法………………. ...33 第3-2-2節 臨床病患手術資料的取得………………………… 35 第3-3節 影像處理技術………………………………………………..36 第3-3-1節 邊界檢測…………..………..……….……………… 36 第3-3-2節 導管的空間軌跡…..………..……….……………… 39 第3-3-3節 三度空間血管重建..………..……….……………… 40 第3-4節 使用者圖形介面之建立……………………………………..42 第四章 結果與討論……………………………………………………. .44 第4-1節 臨床病患IVUS影像資料處理與分析..……………………. 44 第4-1-1節 內膜管腔初始輪廓………..……….……………… 46 第4-1-2節 不同區段內膜管腔自動邊界搜查結果……………47 第4-1-3節 自動搜尋和專家手繪結果比較. …………………..49 第4-2節 血管X光影像探頭導管軌跡………………………………. .51 第4-3節 三度空間血管重建…………………………………………. 53 第4-4節 模擬血管假體實驗…………………………………………. 55 第4-4-1節 血管假體X光影像之取得….……….……………… 56 第4-4-2節 血管假體導管軌跡……..…..……….……………… 56 第4-4-3節 血管假體IVUS影像之取得..……….……………… 58 第4-4-4節 血管假體的三度空間重建………….……………… 59 第4-5節 使用者圖形介面……………………………………………. 60 第五章 結論與未來展望…………………………………………………. .64 參考文獻……………….……………………………………………………66 附錄………………………………………………………………………….69

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    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2004-07-29公開
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