基于超聲圖像的小兒心臟虛擬系統(tǒng)中的若干關(guān)鍵技術(shù).pdf

1、小兒先心病，是人們對(duì)小兒先天性心臟病的簡(jiǎn)稱(chēng)。據(jù)資料顯示，患復(fù)雜性先心病的小兒中有50％會(huì)因未能及時(shí)作出準(zhǔn)確的解剖判斷和早期診治而死于嬰兒時(shí)期。 由于超聲的無(wú)創(chuàng)性，它經(jīng)常被用于嬰幼兒的醫(yī)療診斷中，傳統(tǒng)的二維超聲心動(dòng)圖對(duì)于小兒先心病的診療提供了許多幫助。然而心臟是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的器官，檢查者必須對(duì)一系列二維圖像進(jìn)行三維空間想象，不能滿(mǎn)足復(fù)雜性先心病三維空間精確診斷的要求，而且難以形成標(biāo)準(zhǔn)在醫(yī)生之間進(jìn)行討論和交流。 利用虛擬現(xiàn)實(shí)

2、技術(shù)(VR)和科學(xué)可視化技術(shù)(Visc)，可以創(chuàng)建虛擬環(huán)境，使檢查者可以在計(jì)算機(jī)提供的三維空間中，從心臟內(nèi)的任意角度觀察復(fù)雜先心病的病變。并可以加上血流速度信息，準(zhǔn)確的顯示心腔內(nèi)的血流變化。 本課題同上海兒童醫(yī)學(xué)中心和新華醫(yī)院合作，主要研究醫(yī)學(xué)超聲心動(dòng)圖的可視化顯示。本課題將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和可視化技術(shù)運(yùn)用到小兒先天性心臟病的超聲圖像診斷和術(shù)前預(yù)測(cè)中，為醫(yī)生提供更直觀的視覺(jué)感受，提高診斷和預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。并建立和完善了可視化操

3、作系統(tǒng)便于醫(yī)生進(jìn)行操作。 本論文的主要工作分為以下幾個(gè)方面。 1．心腔血流的三維顯示：將旋轉(zhuǎn)型扇形探頭(TTO)采集方式下得到的血流數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，并采用錐形箭頭和矢量箭頭模式進(jìn)行顯示?？梢栽谌我饨嵌韧瑫r(shí)觀察的心臟結(jié)構(gòu)和血液流動(dòng)情況。 2．超聲圖像的預(yù)處理：為改善三維重建后的顯示效果，采用RNWD(RobustNonlineal Wavelet Diffusion)濾波器對(duì)原始圖像進(jìn)行了濾波，并采用了一種新的方法：

4、用FCM (模糊C均值分類(lèi)方法)將濾波后的圖像進(jìn)一步分類(lèi)成心腔和心肌后再進(jìn)行繪制。 3．對(duì)于交互式虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的改進(jìn)和完善： 在之前的研究中，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)心臟圖像的面繪制和體繪制顯示，然而顯示效果不夠理想，并且顯示速度也不夠快。這里對(duì)于交互式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的改進(jìn)和完善。 a) 首先，對(duì)于體繪制的顯示模式進(jìn)行了改進(jìn)：增加了紋理映射繪制方式；增加梯度閾值的設(shè)定，大大改進(jìn)了顯示效果；增加了一系列參數(shù)，例如：光

5、照，色度，透明度，灰度梯度等可調(diào)選項(xiàng)，供醫(yī)生調(diào)節(jié)，以得到最好的顯示效果。 1)其次，對(duì)于繪制的流程進(jìn)行改進(jìn)，一方面加快了顯示速度，另一方面在刷新顯示模式時(shí)視角不會(huì)變換，醫(yī)生不至于迷失方向。并且大大縮短了心臟周期運(yùn)動(dòng)的顯示時(shí)間。 2)最后，增加三個(gè)可以任意調(diào)節(jié)的切割平面對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)切割，可以做到實(shí)時(shí)切割實(shí)時(shí)顯示。 本文的研究對(duì)象為隨機(jī)選取的2005年6月至2006年8月上海兒童醫(yī)學(xué)中心門(mén)診或住院接受心臟超聲檢