超聲心動(dòng)圖分析處理若干問(wèn)題的應(yīng)用研究.pdf

1、超聲醫(yī)學(xué)是聲學(xué)、醫(yī)學(xué)和電子工程技術(shù)相結(jié)合的一門(mén)新興學(xué)科，在現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)中占有重要地位。超聲檢查以其無(wú)損傷、無(wú)痛苦、無(wú)輻射、實(shí)時(shí)、快捷、方便等特點(diǎn)在臨床診斷中占有舉足輕重的地位。在最近的十幾年里，有關(guān)超聲成像技術(shù)的研究在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域至少占百分之二十五以上的份額。本課題結(jié)合新型超聲技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程，計(jì)算機(jī)圖像分析處理等學(xué)科的最新進(jìn)展來(lái)研究超聲心動(dòng)圖（Echocardiography）分析處理的若干前沿技術(shù)問(wèn)題。 本課題研究了以下三

2、個(gè)超聲心動(dòng)圖分析處理問(wèn)題：（1）采用多普勒組織成像技術(shù)對(duì)左心室的扭轉(zhuǎn)力矩進(jìn)行無(wú)創(chuàng)性測(cè)量；（2）應(yīng)用多分辨率光流場(chǎng)算法解決心肌聲學(xué)造影（MCE）圖像定量分析之前心肌ROI區(qū)域的幀間校準(zhǔn)問(wèn)題；（3）采用二維S變換分析技術(shù)的時(shí)頻濾波方法對(duì)MCE圖像進(jìn)行降噪處理。 扭轉(zhuǎn)力矩是定量評(píng)價(jià)左心室收縮功能的重要指標(biāo)，臨床研究證實(shí)扭轉(zhuǎn)力矩是一個(gè)比射血分?jǐn)?shù)更為敏感、可早期反映心肌纖維收縮功能變化的定量指標(biāo)，對(duì)其準(zhǔn)確測(cè)量具有重要的生理及病理意義。本課

3、題采用基于多普勒組織成像技術(shù)的左心室扭轉(zhuǎn)力矩測(cè)量方法，在心底短軸和心尖短軸切面的基礎(chǔ)上，通過(guò)測(cè)定切面的側(cè)壁和室間膈心肌切向方向運(yùn)動(dòng)速度，前臂和后壁心肌徑向運(yùn)動(dòng)速度，來(lái)計(jì)算左心室心底部與心尖部扭轉(zhuǎn)角度，從而得到左心室的扭轉(zhuǎn)角度，實(shí)現(xiàn)了又一超聲心動(dòng)圖進(jìn)行扭轉(zhuǎn)力矩測(cè)量的無(wú)創(chuàng)性方法。 心肌聲學(xué)造影是迄今最可靠的評(píng)價(jià)心肌微循環(huán)的新技術(shù)，MCE的定量分析是國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其中時(shí)間-強(qiáng)度曲線(xiàn)分析方法是應(yīng)用最為普遍的定量分析方法。

4、然而在臨床實(shí)踐中，諸如超聲探頭位置或方位的細(xì)微變化、患者體動(dòng)、心臟跳動(dòng)、呼吸及其他臟器蠕動(dòng)之類(lèi)的因素是不可能完全避免的，致使MCE圖像序列存在較嚴(yán)重的幀間失準(zhǔn)問(wèn)題，并最終導(dǎo)致所選擇的ROI區(qū)域在MCE圖像序列不同幀上的位置發(fā)生“漂移”。在對(duì)MCE超聲序列圖像進(jìn)行精確的定量分析之前，必須能夠跟蹤ROI位置的偏移，以使得ROI區(qū)域的位置在每一幀上都精確標(biāo)記同一個(gè)心肌位置。本課題提出一種基于多分辨率的光流場(chǎng)方法，該方法基于三個(gè)假設(shè)前提而提出，

5、在傳統(tǒng)的亮度不變假設(shè)條件的基礎(chǔ)上附加梯度不變假設(shè)，適宜于MCE這種亮度隨造影劑變化的圖像序列，采用由粗到精的策略實(shí)現(xiàn)了跟蹤大位移的光流計(jì)算方法，經(jīng)臨床醫(yī)師認(rèn)可，確實(shí)提高了MCE定量分析的準(zhǔn)確性和客觀性。 高質(zhì)量的MCE圖像是成功進(jìn)行心肌聲學(xué)造影冠心病定量分析的關(guān)鍵，但MCE圖像卻存在嚴(yán)重的散斑（Speckle）噪聲，掩蓋了圖像像素統(tǒng)計(jì)分布的規(guī)律，降低了圖像的空間分辨率，模糊了左心室邊緣，從而對(duì)圖像配準(zhǔn)等后續(xù)工作及病情診斷造成不利