冠心病是威胁中国公众健康的重要疾病,目前临床普遍采用的影像学诊断方式是X射线冠状动脉造影(coronary angiography,CAG)和多层螺旋计算机层析成像(multislice computed tomography,MSCT)。CAG被称为诊断冠心病的“金标准”,但其本质为透视投影成像,若造影角度选择不当,容易引起血管投影缩短和血管相互间遮盖,影响感兴趣狭窄血管段的诊断与治疗,因此确定感兴趣段的最佳造影角度具有重要的意义。MSCT技术近年来得到了迅速发展,以无创成像、三维容积数据等优势在冠心病排查及术前分析中应用越来越广泛。本文的主要研究目的是采用计算机视觉和数字图像处理方法,对术前MSCT心脏数据进行分析,分割三维冠脉血管,同时建立CAG系统几何模型,研究介入手术中感兴趣血管段最佳造影角度的计算方法,并对多期相的冠脉进行运动分析,辅助诊断冠心病。本文的研究内容主要包括:一.建立系统整体数据处理方案根据X射线冠脉造影与多层螺旋CT两种冠脉成像技术的特点及相关技术参数,提出了基于多层螺旋CT数据的术前分析方案,进行感兴趣血管段最佳造影角度确定及冠脉运动分析,建立了课题的整体数据处理流程。二.多层螺旋CT数据中的冠脉分割选择区域生长机制,同时辅以必要的预处理步骤,分别与概率决策、基于Hessian矩阵的血管增强滤波及基于最佳方向性梯度通量的血管增强滤波结合,以获得满意的分割效果。三.基于多层螺旋CT血管模型的最佳造影角度计算建立由CT数据坐标系到造影系统坐标系的几何变换模型,模拟二维投影图像。对感兴趣段血管进行基于形态学的细化,并进行B样条拟合,同时满足最小投影缩短和最小遮盖的角度,即为造影系统的最佳视角。四.基于多层螺旋CT数据的冠脉运动初步分析对多期相的骨架点进行基于连贯点漂移的非刚体配准,实现运动场估计,定量描述主要分支的位移幅度与速率。利用全期相冠脉数据,建立动态血管模型,计算了整个心动周期内的冠脉最佳造影角度。