Generación de Mallas de Elementos Finitos para Arterias Coronarias a Partir de Imágenes Ivus

Abstract

El interés por el desarrollo de algoritmos para el procesamiento de imágenes médicas orientadas al estudio del funcionamiento del sistema cardiovascular ha crecido ampliamente en los últimos años. En especial, el ultrasonido intravascular (Intra Vascular Ultra Sound - IVUS) constituye una opción mínimamente invasiva basada en el uso de un catéter que recorre la arteria. Este tipo de imágenes permite obtener información volumétrica con alta resolución temporal y espacial, que puede ser utilizada para diagnóstico y desarrollo de aplicaciones avanzadas de análisis. En este trabajo se presenta una herramienta computacional para la detección de las paredes de arterias coronarias a partir de series de imágenes tomadas por un sensor de IVUS. Debido a las características de los datos analizados, previamente a la segmentación se aplica un algoritmo de filtrado espacial que permite la reducción de ruido. Para la detección del contorno de la arteria, se requiere la ubicación manual de algunos puntos en uno de los cortes transversales para determinar un contorno inicial interior, el cual luego se deforma automáticamente para ajustarlo a la pared arterial. Dada la similitud entre las imágenes consecutivas de la secuencia, la información de la segmentación en un corte se considera en el siguiente, para llevar a cabo la deformación del contorno estimado en forma iterativa. Finalmente, en base a los contornos individuales detectados es posible reconstruir una serie de mallas de superficie que describen la estructura arterial en los diferentes ciclos cardiacos de sístole y diástole. Para asegurar la calidad de las geometrías se aplica un algoritmo iterativo basado en cambios de topología, suavizado y proyección sobre la malla original. Dicho algoritmo logra mejorar la calidad de los elementos con pérdida de volumen despreciable o nula, en tiempos razonables. Las pruebas experimentales realizadas muestran que el algoritmo permite obtener mallas de calidad superior a la que se puede generar a partir de otros tipos de imágenes, con una excelente definición de la sección arterial. Resta explorar la combinación de información de IVUS y otras modalidades como angiografías o resonancias magnéticas, a fin de lograr la reconstrucción tridimensional completa de las arterias teniendo en cuenta su disposición espacial, lo que contribuirá ampliamente a la representación virtual de procedimientos diagnósticos o quirúrgicos.