Estimación no invasiva del flujo en arterias coronarias a partir de angiografías

Abstract

La segmentación automática de arterias mediante algoritmos que mejoran las estructuras tubulares y la medición de distancias mediante algoritmos de Fast Marching no son un campo de estudio nuevo. Sin embargo, hasta hace poco, no se han propuesto algoritmos que estimen la velocidad dentro de las arterias utilizando ambos tipos de algoritmos en una secuencia de angiografías. Este trabajo intenta desarrollar un método para estimar el flujo sanguíneo a través de las arterias coronarias siguiendo el movimiento del agente de contraste inyectado en una angiografía. Con este fin se estudian técnicas de segmentación automática y algoritmos de Fast Marching. Proponemos un conjunto de transformaciones geométricas para excluir movimientos no relacionados con las arterias coronarias que se encuentran en las imágenes médicas del sistema cardiovascular. Finalmente, se implementa el algoritmo en angiografías sintéticas para evaluar su desempeño en condiciones controladas y en dos imágenes de angiografía real para observar su funcionamiento en condiciones de aplicación realistas.

Automatic segmentation of arteries using algorithms that enhance tubular structures and the measurement of distances using Fast Marching algorithms are both not a new field of study. However, until recently, no algorithms have been proposed that estimate the velocity inside arteries using both types of algorithms on a sequence of angiographies. This work attempts to develop a method for estimating blood flow through coronary arteries by tracking the movement of the contrast agent injected in an angiography. For this purpose, automatic segmentationtechniques and Fast Marching algorithms are studied. We propose a set of geometric transformations to exclude unrelated movements to coronary arteries found in the cardiovascular system’s medical imaging. Finally, the algorithm is implemented for synthetic angiographies to evaluate its performance under controlled conditions and for two real angiography images to observe its operation under realistic application conditions.