20154

۲۰۱۵۴

شناسايي پلاك‌هاي آسيب پذير مبتني بر ويژگي‌هاي نوين هموديناميكي-تصويري چند شيوه اي IVUS-OCT

دكتري

الكترونيك

۱۳۹۷-۱۳۹۸

۱۳۹۷/۱۱/۲۷

دكتر احمد آيت اللهي

برق

بيماري‌هاي قلبي شايع‌ترين عامل مرگ انسان‌ها در سراسر جهان است و مسئول 43% از تمام مرگ‌ومير در ايران است. اين امر تحت تأثير بيماري‌هاي مختلف قلبي است، كه در ميان آن‌ها بيماري عروق كرونر قلب رايج‌ترين نوع آن بشمار مي¬آيد. در دهه¬ي اخير بسياري از محققين به سمت شناسايي و اهميت بيماري‌هاي آترواسكلروز روي آورده¬اند. در اين راستا، سامانه¬هاي تصويربرداري غيرتهاجمي، قابليت ارزيابي كمّي بافت¬هاي آترواسكلروز را ندارند. از اينرو، در دهه¬ي اخير استفاده از تصويربرداري داخل رگي به شدت توسعه‌يافته است. در اين رساله يك فرايند چهار مرحله¬اي به منظور دست¬يابي به ويژگي¬هاي نوين هموديناميكي-تصويري در تصاوير توام داخل رگي اولتراسوند(IVUS) و توموگرافي همدوس نوري (IVOCT) پيشنهاد شده است. در مرحله¬ي اول يك پروسه¬ي نوين آماري غيرپارامتريك به منظور استخراج ديواره كرونر معرفي مي¬شود. در مرحله¬ي دوم يك فرايند مبتني بر تغييرات و جابه¬جايي كرونري به منظور استخراج سيگنال ناشي از ضربان قلبي پيشنهاد شده است. استخراج انحناي سه بعدي كرونر بدون دخالت سامانه تصويربرداري جانبي در مرحله¬ي سوم پيشنهاد شده است. در نهايت ، مرحله¬ي چهارم شامل تلفيق تصوير IVOCT و IVUS به همراه تخمين مدل رفتاري پلاكها در حضور كرنش¬هاي مختلف وارده بر ديواره كرونر و سپس ارايه ماتريس ويژگي نوين جهت افزايش كارايي حداكثري دو دستگاه تصويربرداري در امر تشخيص پلاك¬هاي آسيب پذير مي¬¬باشد. هريك از مراحل پيشنهادي بطور مستقل با استفاده از دادگان تصنعي و دادگان حاصل از بافت زنده مورد ارزيابي قرار گرفته است. در مرحله¬ي اول، ديواره ي كرونر با دقت انديس جاكارد ميانگين بيش از 0.88 و بيش از 0.75 براي تصاوير IVOCT و IVUS نسبت به مرزهاي دستي بدست آمده است. ميانگين قدرمطلق اختلاف بين فاز قلبي تخمين زده شده و فاز قلبي واقعي در مرحله¬ي دوم، 3.35 فريم بدست آمده كه نسبت به روش هاي متداول 1.3 فريم بهبود داشته است. در مرحله¬ي سوم، ضريب همبستگي 0.75 بين انحناي تخمين زده شده و انحناي اصلي نشان دهنده ي همبستگي زياد خروجي پروسه ¬ي پيشنهادي است. در انتها دقت كلي طبقه بندي پلاك¬هاي آترواسكلروز نسبت به بدون اعمال ويژگي هموديناميكي-تصويري، در يك مجموعه فريم متوالي 17 درصد بهبود يافته است. مقايسه نتايج حاصل با آنچه كه بعنوان استاندارد شناخته مي¬شود، مويد دقت فرايند چهارمرحله¬اي پيشنهادي است.

1397/12/11

Identification of Vulnerable Plaques Based on the Hemodynamic-texture Features in IVUS-OCT Imaging

3/2/2019 12:00:00 AM

Cardiovascular diseases are the most common cause of the human death in the worldwide accounting for 43% of all deaths in Iran. This is due to various cardiovascular diseases, among which coronary heart disease is the most common type of heart disease. In recent decades, many researchers have focused on identifying the importance of atherosclerosis. In this regard, non-invasive imaging systems do not have the ability to assess the atherosclerosis. Thus, intravascular imaging has been comprehensively developed. In this research, a four-step process is proposed in order to obtain new hemodynamic-texture features in intravascular ultrasound images and coherent optical tomography images. In the first step, a new nonparametric statistical process is proposed to extract coronary artery walls. In the second step, a process based on the variations and displacements of coronary is proposed to extract the cardiac phase. The extraction of 3D coronary curvature without the intervention of the lateral imaging system has been proposed in the third step. Finally, the fourth step involves fusion of the images with the estimation of plaque behavior patterns in the presence of various strains on the coronary walls, and then, providing a novel feature matrix for increasing the maximum efficiency of two imaging devices in identifying vulnerable plaques. Each of the proposed steps is independently evaluated using synthetic and in-vivo datasets. The improvement of 17% in the classification of atherosclerotic plaques in comparison with the results of what is known as the standard indicates the accuracy of the proposed four-step process.