Research on Biomedical Engineering
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Correspondência de pontos em seqüência de artérias coronárias

Correspondence of points in sequence of coronary arteries

Santos, A.C.; Furuie, Sérgio Shiguemi

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Resumo

Nos últimos vinte anos, a análise de movimento tem sido um problema importante em imagens médicas. Em imagens cardíacas, um dos objetivos, por exemplo, é análise de movimento não rígido e a estimativa das características de deformação das artérias coronárias. Este trabalho mostra uma metodologia para o problema de correspondência de pontos em movimento não rígido das artérias coronárias. Ele está baseado em um problema de otimização que assume que o contorno da coronária não muda sua forma instantaneamente. Quando um objeto é adquirido por um equipamento de imagem em uma amostragem temporal alta, o movimento entre quadros será pequeno para uma translação, uma rotação e uma deformação do objeto. Correspondência de pontos de vasos é realizada usando dois quadros sucessivos e está baseado na minimização de uma medida de deformação entre as curvas. A função custo considera vetor disparidade entre pontos mapeados e informação de curvatura. Programação dinâmica é utilizada como estratégia de busca do mapeamento ótimo. São apresentados os resultados do método aplicado a imagens sintéticas e reais. Avaliações realizadas com dados simulados fornecem resultados muito bons, com erro médio quadrático menor do que um pixel. Em imagens de angiografia de raios X da coronária, a inspeção visual das posições dos pontos detectados mostra que os resultados são bastante promissores. Contudo, avaliações exaustivas do método proposto sobre numerosos conjuntos de dados reais são necessárias para posterior utilidade clínica em estudos cardíacos.

Palavras-chave

Análise de forma, Estimativa de movimen to, Matching de contornos, Programação dinâmica.

Abstract

Motion analysis has been an important problem in medical imaging for the past two decades. One of the goals in cardiac imaging, for instance, is to analyze non-rigid motion and estimate the deformation characteristics of the coronary arteries. This paper shows a methodology for the problem of point correspondences in non-rigid motion of coronary arteries. It is based on an optimization problem that assumes that the coronary contour cannot change its shape instantaneously. When a translating, rotating and deforming object is imaged at high temporal sampling rates, the motion that occurs between image frames will be small. Points of correspondence of vessels is carried out using two successive frames based on the minimization of deformation measurements between the curves. The function cost considers a displacement vector of corresponding matched points and curvature information. The search strategy for optimal matching is carried out using dynamic programming. Results of the method applied to real and synthetic images have demonstrated the robustness, accuracy and efficiency of the proposed method. Evaluation of the proposed approach on simulated data yielded very good results, with a root mean square error of less than one pixel. In X-ray coronary angiographic images, visual inspection of the detected pairs of points shows that the results are very encouraging. However, extensive testing of the proposed algorithm on numerous real data sets is needed to assess its clinical usefulness in cardiac studies.

Keywords

Contour matching, Dynamic programming, Motion estimation, Point correspondence, Shape analysis.
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Res. Biomed. Eng.

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