Coronary Computed Tomography Angiography (CCTA) provides information on the presence, extent, and severity of obstructive coronary artery disease. Large-scale clinical studies analyzing CCTA-derived metrics typically require ground-truth validation in the form of high-fidelity 3D intravascular imaging. However, manual rigid alignment of intravascular images to corresponding CCTA images is both time consuming and user-dependent. Moreover, intravascular modalities suffer from several non-rigid motion-induced distortions arising from distortions in the imaging catheter path. To address these issues, we here present a semi-automatic segmentation-based framework for both rigid and non-rigid matching of intravascular images to CCTA images. We formulate the problem in terms of finding the optimal \emph{virtual catheter path} that samples the CCTA data to recapitulate the coronary artery morphology found in the intravascular image. We validate our co-registration framework on a cohort of $n=40$ patients using bifurcation landmarks as ground truth for longitudinal and rotational registration. Our results indicate that our non-rigid registration significantly outperforms other co-registration approaches for luminal bifurcation alignment in both longitudinal (mean mismatch: 3.3 frames) and rotational directions (mean mismatch: 28.6 degrees). By providing a differentiable framework for automatic multi-modal intravascular data fusion, our developed co-registration modules significantly reduces the manual effort required to conduct large-scale multi-modal clinical studies while also providing a solid foundation for the development of machine learning-based co-registration approaches.


翻译:大型临床研究分析CCTA衍生指标通常需要以高纤维 3D 内血管成像的形式进行地面真相验证。然而,将血管内图像与相应的CCTA图像进行人工僵硬的对齐既耗时又依赖用户。此外,由于成像导管路径的扭曲,血管内变形模式受到若干非直线运动引起的扭曲。为了解决这些问题,我们在这里提出了一个半自动分解框架,用以对CCTA图像进行硬性和非硬性对齐。我们在寻找最佳的 emph{irtual cuteter路径时提出了问题,通过抽取CCTA数据来重新捕捉取在内部图像中发现的心血管动动变形图象。我们验证了在成像导导导导导导路路上扭曲的多式变动变动变形图案。我们用双向结构化标志进行大规模硬化和不硬化的立体图像比对齐。我们的成果显示,在通过跨度和旋转的轨变形变形的机化模型进行非地面变形变校正。我们的结果表明,在进行其他变形的轨变形变形变形变形变形的变形变形变形的变式的机上,同时进行其他的变形变形变式的变式的变式的变式变式变式变式变式的变式的变式的变式的变形图图图图图图。我们的结果结果显示,我们的结果结果显示显示显示显示,显示了其他的变形方法。

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