Cardiovascular disease remains the leading cause of death and disability worldwide, with its burden on health and healthcare systems projected to rise. In cardiovascular diagnostics and treatment strategy decisions, medical imaging plays a significant role. This thesis aims to improve diagnostic tools for stable coronary artery disease, assess the safety of techniques for guiding treatment decisions in carotid artery stenosis, and develop a novel technique for the elastic characterisation of anisotropic tissues.

Accurate diagnosis of stable coronary artery disease demands both anatomical information, on the location and severity of coronary plaques, and functional information, on their haemodynamic impact. A composite image of these types of information could offer greater diagnostic value than examining them separately.In this context, Study I explored image registration of 3D echocardiography with coronary computed tomography angiography. Three image registration algorithms were implemented and validated using patient data. Findings suggest that integrating images from these imaging modalities is feasible, and that iterative closest-point methods can be improved by incorporating orienting landmarks to avoid ventricular rotation.

In assessing carotid artery stenosis, plaque composition is increasingly recognised as an important factor for guiding treatment. Ultrasound-based shear wave elastography is emerging as a promising non-invasive method for plaque characterisation, although its mechanical impact on plaques and arterial walls is not completely understood. Studies II and III evaluated the safety of arterial shear wave elastography ex vivo in porcine models and in vivo in human carotid arteries. Results indicate that this technique exposes the arterial wall to significantly less strain than arterial pulsation, at strain rates comparable to those experienced during strenuous exercise.

In addition to arterial applications, shear wave elastography is increasingly used to measure elasticity of anisotropic tissues, such as the myocardium. However, current techniques can only fully characterise the elastic properties of isotropic tissues. In Study IV, a novel dual-probe shear wave elastography system was developed for elastic characterisation of transversely isotropic tissues, which exhibit multiple wave modes. Ex-vivo experiments successfully tracked all wave modes and demonstrated the system's feasibility to measure all elastic parameters.

Hjärt- och kärlsjukdom är den vanligaste dödsorsaken i världen, och dess börda på folkhälsan och sjukvårdssystem väntas öka. Vid diagnostik och behandlingsbeslut vid hjärt- och kärlsjukdom spelar medicinska bildgivande system en avgörande roll. Denna avhandling syftar till att förbättra diagnostiska verktyg för kronisk kranskärlssjukdom, utvärdera säkerheten hos tekniker för bedömning av halskärlsförträngning, och utveckla en ny teknik för elasticitetsmätning av anisotrop vävnad.

För diagnos av kronisk kranskärlssjukdom krävs både anatomisk information, om förkalkningarnas placering och storlek, och funktionell information, om deras hemodynamiska påverkan. En sammansatt bild av dessa informationstyper kan vara diagnostiskt mer värdefull än de två fristående bilderna. Mot denna bakgrund undersöktes i studie I bildregistrering av tredimensionell ekokardiografi med datortomografi-angiografi. Tre registreringsalgoritmer implementerades och validerades med patientdata. Resultaten tyder på att fusion av bilder från dessa avbildningssystem kan utföras, samt att metoder som baseras på iterativa närmaste-punkten-algoritmen kan förbättras genom att införliva riktningsgivande punkter för att förhindra felaktig rotation av vänster kammare.

Vid bedömning av förkalkning i halskärlen är förkalkningens sammansättning en viktig faktor i behandlingsbeslutet. Ultraljudsbaserad skjuvvågselastografi är en nytillkommen ickeinvasiv teknik för denna karaktärisering, men dess mekaniska inverkan på kärlväggen och förkalkningar är inte studerats ingående. Studierna II och III utvärderade hur säker skjuvvågselastografi är i artärer, ex vivo i grisens kroppspulsåder och in vivo i människans halskärl.

Resultaten tyder på att kärlväggen deformeras betydligt mindre vid skjuvvågselastografi än vid artärpulsation, med en deformationshastighet nära den som orsakas av intensiv träning. Utöver arteriella tilläpmningar används skjuvvågselastografi för att mäta elasticitet i anisotrop vävnad, t. ex. myokardiet. Nuvarande tekniker kan emellertid inte uppmäta alla elastiska parametrar i anisotrop vävnad. I studie IV utvecklades därför en ny teknik med dubbla ultraljudssonder för skjuvvågselastografi av transversellt isotrop vävnad. Mediets båda skjuvvågspolariseringar kunde uppmätas ex vivo, och tekniken kunde uppmäta samtliga elastiska parametrar.