题目：基于C型臂的冠状动脉旋转三维动态成像

    冠状动脉疾病是世界范围最主要的致死疾病之一，严重危害人类健康。基于C型臂的血管三维成像技术能够克服传统二维血管造影图像的血管结构不直观以及难以定量分析血管参数等缺陷，具有重要的临床应用价值。对于冠状动脉三维成像，早期的基于有限数目（通常为2幅）投影图像的血管建模方法存在成像过程难以自动化、血管形态不够准确的缺点，影响其在临床上的应用。为此，本论文开展基于C型臂的冠状动脉旋转三维成像技术的研究，着重研究基于先验约束的迭代重建算法以及血管运动估计和补偿方法，以期实现冠状动脉血管形态的高质量心动门控三维重建以及动态三维重建。论文的主要完成工作及贡献包括：

1. 提出了一种结合图像L1模和全变分约束的迭代三维重建方法来解决冠状动脉心动门控三维重建中的角度采样不足问题。根据冠状动脉三维图像具有稀疏性和光滑性的先验知识，该方法将图像重建问题建模成在数据一致性和非负性约束下最小化图像L1模和全变分加权和的优化求解问题，并利用图形处理器（Graphics Processing Unit，GPU）对求解过程进行并行加速。本方法能够在10秒之内完成图像的三维重建，且重建质量优于现有方法。

2. 针对造影图像中非血管背景对迭代三维重建质量的影响，提出一种基于重建过程中三维血管分割的背景抑制方法。该方法将基于区域信息的水平集分割迭代融入到图像重建迭代过程中，能够有效的实现三维血管的分割及造影图像背景抑制，从而提升冠状动脉心动门控三维重建质量。

3. 提出一种基于归一化相关相似性准则的三维/二维图像形变配准方法，能够有效估计心动门控三维重建图像与二维造影图像之间的血管的运动向量场。利用该配准方法以及上述迭代三维重建方法，提出一种结合血管运动补偿的综合重建方法，能够有效解决基于C型臂冠状动脉三维重建中的投影图像角度采样不足和血管运动问题。即使在投影图像中血管形态存在运动差异的情况下，也能获得较高质量的冠状动脉三维血管形态，且在本文实验中得到比现有方法更好的重建结果。

4. 利用心动门控三维重建结果，基于三维/二维图像形变配准方法提出一种冠状动脉动态三维（四维）重建方法，能够获取以心动时相或者投影图像采集时间为时间节点的三维血管的连续运动形态以及相应的运动向量场。