融合血管内超声、光声和光学相干层析成像的多模态定量成像数值分析方法研究
批准号:
62071181
项目类别:
面上项目
资助金额:
50.0 万元
负责人:
孙正
依托单位:
学科分类:
医学信息检测与处理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙正
中文摘要
介入血管成像在心血管疾病的研究和临床评估中起着至关重要的作用。多模态血管内联合成像技术结合多种成像手段的优势,仅需一次导管介入,可获得具有诊断价值的充足信息。本项目拟采用数值分析的方法,对结合了血管内超声(IVUS)、光声(PA)和光学相干层析成像(OCT)的多模态血管内定量成像算法进行深入研究。包括:建立单模态和多模态成像数值仿真模型;根据有限角度稀疏光声信号重建高质量的血管横截面初始声压分布图和光学特性参数分布图;解决由组织非均匀声学特性所致的图像质量下降问题;IVUS-PA双模态成像中,联合重建声速、光吸收能量和光吸收系数分布图的方法;IVPA-OCT双模态成像中,联合重建光学参数和热膨胀系数分布图的方法;融合多模态成像信号得到高质量联合图像的方法。本项目的开展将为促进血管内多模态成像技术的发展,使其早日应用于临床诊断和治疗起到推动作用。
英文摘要
Intravascular imaging techniques play an important role in the research and clinical evaluation of cardiovascular diseases. Multimodality intravascular imaging can simultaneously perform multiple imaging modalities through a single imaging probe to provide comprehensive information with diagnostic value. The aim of this project is to comprehensively explore the numerical methods for multimodal quantitative imaging combining intravascular ultrasound (IVUS), photoacoustic (PA) and optical coherence tomography (OCT). Main work includes: (a) numerical modeling and simulation of single-modal and multimodal imaging to obtain computer-simulated images, (b) reconstruction of high-quality images of the initial acoustic pressure and optical parameters from limited-view sparse photoacoustic signals, (c) solution to the problem of image quality degradation caused by acoustic heterogeneity of the imaged tissue, (d) simultaneous recovery of the speed of sound, optical deposition and optical absorption coefficient for IVUS-PA dual-modal imaging, (e) simultaneous recovery of the optical parameters and thermal expansion coefficient for IVPA-OCT dual-modal imaging, and (f) formation of combined images by fusing raw ultrasonic echoes, photoacoustic signals and OCT signals. This project will prompt the development of intravascular multimodal imaging technologies so that they can be utilized in the clinical diagnosis and interventional treatment of cardiovascular diseases as soon as possible.
介入血管内多模态成像对于心血管疾病的准确诊断、制定合理的治疗计划以及指导介入手术等具有重要意义。本项目围绕结合了血管内超声、光声和光学相干层析成像的多模态定量成像算法展开研究,四年来的主要研究内容归纳为如下四个方面:(1)对三种成像手段的数值仿真方法展开深入研究,建立了单模态和多模态成像的数值仿真模型,构建了用于成像算法研究的深度学习仿真数据集;(2)研究了理想场景和非理想场景下的光声图像重建方法,包括有限角度扫描、稀疏测量、非定常声速、声散射、声反射、声衰减、非均匀光通量和非理想探测器特性,实现了对非均匀声学介质的高质量光声图像重建;(3)研究了血管内光学相干层析衰减成像方法,实现了根据血管内光学相干层析成像系统输出的标准灰阶图像,定量估计血管横截面上组织光衰减系数的空间分布,为全面评估冠状动脉粥样硬化的程度、易损斑块的精确分型和评价介入治疗效果等提供依据;(4)研究了血管内光声-光学相干层析双模态成像中,光吸收系数和衰减系数的联合重建方法,实现了双模态图像的联合重建。项目按照预定的计划展开研究,达到了预期目标,并完成了预期的研究成果。基于以上研究内容,形成了一整套比较系统的研究成果,主要包括:(1)理论成果:相关研究成果以学术论文的形式公开发表,共计27篇,其中SCI检索14篇,EI检索6篇,一级学报3篇,中文核心期刊4篇;(2)知识产权:获得1项美国发明专利授权,1项荷兰发明专利授权,申请6项中国发明专利;(3)人才培养:14名硕士生和15名本科生参与了本项目的研究工作,均顺利毕业,并取得相应学位。
血管内超声图像定量分析系统关键技术研究
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批准号:61372042
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项目类别:面上项目
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资助金额:44.0万元
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批准年份:2013
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负责人:孙正
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依托单位:
基于多成像方法融合的冠状动脉虚拟血管镜关键技术研究
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批准号:60973087
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项目类别:面上项目
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资助金额:22.0万元
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批准年份:2009
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负责人:孙正
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依托单位:
基于X射线造影和血管内超声的冠状动脉三维形态和运动测量方法的研究
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批准号:30500129
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2005
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负责人:孙正
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依托单位:
国内基金
海外基金