基于增强现实的冠状动脉介入治疗导航系统

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摘要:

  本课题的研究目标是结合冠状动脉介入治疗手术的三种影像模态CTA(Computed Tomography Angiography,CT 血管造影),CAG(Coronary Artery Angiography,冠状动脉造影)和IVUS(Intravascular Ultrasound,血管内超声),利用增强现实技术,把术前采集的CTA 和IVUS 影像由计算机三维重建,并和术中实时采集的CAG 影像配准融合,并把相关技术集成到一个软件系统中,利用该系统引导冠脉手术导航。

  课题研究了CT 冠脉造影、血管内超声和冠脉造影融合算法的关键技术,研制完成了一套介入治疗导航系统,该系统包括影像数据的解析及显示模块,冠脉血管树的分割和三维重建模块,IVUS影像的分割和斑块测量模块,IVUS 和CTA 及CAG 的配准、融合及三维显示模块等。

  该系统可将数据和算法有效地集成,并具有高效、灵活和可扩充的特点。课题还对基于GPU的配准和可视化方法进行了研究。

  课题研制了结合纵截面和横截面的IVUS 内膜和中外膜的半自动分割算法,该算法可对海量IVUS 数据进行准确的分割,并对斑块进行定量的测量和分析,有助于医生对斑块进行分类和诊断;课题研制了CTA, CAG 和IVUS 的配准和融合技术,该技术使得医生既能方便的观察血管的走形,又能对血管内的斑块属性进行定量分析,从而为医生确定血管狭窄部位以及确定易损斑块的属性提供了依据,具有一定的临床应用价值。

关键词:增强现实;手术导航;介入超声;三维重建;分割;配准