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光流速法基于数字X光减法动画:简要评析

齐丰杨*

美国代顿Wright州立大学机械材料工程系

对应作者 :
齐丰杨
机械材料工程系
Wright州立大学OH代顿45435
电话:937-775-5091
电子邮件:zifeng.yang@wright.edu

接收日期 :01/08+17接受日期:18/08+17发布日期:28/08/2017

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抽象性

详细的血液流信息被公认为诊断血管疾病的关键信息,如血管敏化症和动脉系统光流法(OFM)是一种新手技术,作为一种工具分析血管数字X射线减影图象以获取血管系统详细流分布构造简单审查以讨论流学法在物理研究流动中的状态、可应用性、精度和未来方向

关键字

光流法、血液速度测量法、多普勒语音学、动画图像处理

导 言

血管系统疾病仍然是发达国家死亡和发病的主因,尽管近些年来在治疗方面取得了长足进展。脉冲特征,如流压、压力和墙剪压力已被公认为各种血管疾病的启动和开发关键参数,包括血管敏化和动脉一号,2..流速分布对研究hemo动力学至关紧要,特别是墙剪压力评估X光视频分叉血迹电磁测量法基于检测血液中放射性opaque对比材料,广泛用于血液流速测量对比物运动计算假设很好地表示视图中的血液流X射线视频分叉法经Shpifoygel等审查[3..函数和形状X射线技术经Fouras等人评审[4..数字X射线减色动画技术对比介质图像通过从后端图像中从数字摄像头中除去前相扰图像生成因此,除血管外可避免覆盖结构数字X射线减法动画比其他方法在图像质量、空间分辨率、时间分辨率和精度[3,5..数类算法,包括时空算法类型、持续速度比密度轮廓测定法、逆序连续方程算法和光流算法用于从数字X射线减影估计速度场近年,基于数字X射线减动漫游法和光流法进行速度评估吸引了许多研究兴趣6,7..雷竞技苹果下载光流法X射线射线速度学本文试图提交基于数字X射线减影动画的OFM验血

概述

OFM动脉图像处理自1983年以来一直使用[6..通过模拟图像、体外实验和体外实验实现多项验证努力阿米尼7提议泛光流法允许循环流分量并用流幻影评价宿本等[8显示光流法,结合速度平滑约束和最大流约束(保持控制体积小于控制体积对比物量流出率)以对腹膜动脉内速度分布测量九九,10..罗得等[11开发模型光流算法和加权光流算法Pereira等[13,14使用免模型光学技术评估内动脉流并仅从体积流率与多普勒声学数据比较结果方法仅公平验证低对比注入率黄等[15,16光流法应用模拟微型图像序列方法以一维方式验证低速测量,验证基础为体外实验Brina等[17以数字减动动画为基础对光流和计算流动态进行示例比较,并得出结论,这两种方法的结果在质量上是一致的上述方法均不完全量化验证详细二维速度图评估传统OFM与X射线动画还受低框架率和易扩散性影响因而OFM精度和可靠性无法满足临床需求3..

跟踪算法

光流算法由计算机科学家介绍用数字图像捕捉视觉运动18号..指向方程描述为图像中亮度模式的显性运动,与质量流连续方程类比使用如下:

方程(1)

光学图像显示亮度,t即时,V=(V1V2)T为2D光流速度通过增加平滑约束,二维速度可线性判定带第一个顺序约束函数后推出欧拉-拉格朗方程18号..

方程(2)

a带乘法亮度约束方程假设图像强度在短时段内沿图像流不变数组研究应用此算法恢复血速10-17..

数组研究通过假设单维流(对称和参数流)和非振荡效果[19号..接二连三方程

方程3级

哪里u最大值取向容器中心位置的最大速度,r半径轴对称容器,而y20码x表示沿容器坐标y表示沿弧形方向坐标

现阶段,应用光流法测量物理流水/流水的主要问题是光流法与流水流之间的联系尚未量化确定。因此,这些约束未能充分捕捉流体性质,并不太清晰地适用于脑流10-17..问题解决后,光流法将更适合连续模式图像,为血管诊断诊断提供有用信息疾病类.最近Liu和Shen21号提出了基于物理的光流方程,该方程考虑扩散效果、物理边界、积聚效果和控件非零差分,目的是建立光流与光流之间的联系工程学流流典型可视化治理方程建议如下:

方程(4)

四维和五维表示光流分差效果,DV2I表示流量扩散效果,如对比度密度突出显示这两个词,因为它们与Eq相比是附加词.(1)函数全误Eq(4)最小化定义为

方程(5)

a是拉格朗乘法,u和v是速度的两个构件矢量欧拉格方程可分解为:

方程(6)

最近Yang等[5继续研究偏差补偿光流法研究物理效果传播效果不模拟,但差值包括在支配方程中非零差分,即IQQlliviv主要由有限解析问题(控制量像素定义)引起,尽管从理论上讲,QQV术语对不可压缩流应为0管治方程变换

方程(7)

Yang等[5显示精度显著提高(6~7%误差),对动脉流和动脉流半模拟动画图像应用偏差补偿OFM

讨论

光流法与X射线动画相联并存高空间分辨率和精度使其优于所有其他方法然而,这种技术的精度受大规模运动的限制,即光流算法本质上是局部处理法。需要位像素移动一像素内以保持算法精度Yang等人表示[5最大精度要求运动约0.5像素限制值要求快速成像系统两片间短时段这一特殊需求挑战当前X射线成像学系统双折数:1当前商业X光机的最大重复率约15赫兹,如Siemens ArtisZee系统高重复率x射线系统(60Hz-150Hz)已被建议并用于血液流测量,但这一速率仍不足以满足OFM的精度需求[14,17..计算出极高框架速率,如10,000赫兹将满足短时段需求5..二叉高复发率带来了另一个问题 关于过分接触病人举例说,一万赫兹射线将在15赫兹射线上产生667倍接触量系统无法传递规则食物类药管局一种替代解决办法可能是双脉冲X射线系统,即两个脉冲之间的时间间隔极短(微秒或甚至纳米秒尺度内)并可控制双插值系统的好处在于有限增加接触量,即只有二倍以相同框架率接触可惜没有商业X光机安装透视负载,双吸X射线系统可能大有希望,使OFM大范围应用映射脉冲系统流血

X射线脉冲图象对比物分解是OFM处理的又一挑战,典型X射线动脉动画显示,内动脉无故障动脉图1.亮度分布非清晰模式将导致极低梯度强度,这使计算OFM不合适称x射线动画中的异向特征是使用半模拟动画估计速度出错的主要来源5..可提高这一缺陷,办法是在进行X射线成像时引入脉冲注入对比物5..脉冲注入将自然产生高亮度梯度,因为对比物在血液中的微积分反之,建议为X射线成像提供安全防迹粒子,这可能提高图像质量并从而更精确地评估速度分布5,22号-23号..

图

图1典型数字X射减动脉3D数字减动脉2

X射线动画特征传输成像生成三维流场二维投影图1.流区域对比剂混合质量将影响图像质量(清晰模式或异向分布)和流3D流特征,特别是运动直达投影平面无法视觉化以上就是技术一致性缺陷体外和体外研究都仍然需要量化对比物介质和3D流特征混合引出错误某些血管的陶化也使X射线成像高度复杂剖面剖面血管结构可能非常有限

结论

光流法能够估计全段全速脉冲系统精度高度依赖相位图像之间的时间间隔、图像亮度模式、流特征复杂性,包括多尺度容器直径、多尺度速度级数、三维垂直流和扰动流,以及浮游血管获取精确血液流映射后,可导出脉冲信息,如WSS和攻击信息,作为多血管疾病诊断和治疗规划关键索引验证多项计算努力也至关紧要脉动学.

引用