心臟超聲圖像三維分割方法.pdf

1、超聲成像是診斷心臟疾病的重要手段，目前主要分為二維和實時三維超聲診斷。二維心臟超聲診斷具有空間局限性，實時三維超聲診斷雖然能從三維角度直接觀察心臟形態(tài)以及運動情況，但是目前由于其價格昂貴難于推廣?；诙S超聲心臟圖像的三維重建則解決了以上問題，通過這種后處理重建可以達(dá)到與實時三維成像相同的效果，并且可以進(jìn)行具有臨床醫(yī)學(xué)診斷意義的參數(shù)量化研究，而三維分割是進(jìn)行三維重建的重要基礎(chǔ)。目前，國際上只有少量關(guān)于三維分割的研究，主要基于較為復(fù)雜的心

2、臟先驗?zāi)Ｐ偷闹笇?dǎo)，需要大量的模型建立工作，不易推廣。臨床使用的某些軟件只能進(jìn)行定性分割描述，不能進(jìn)行量化。本研究旨在對基于二維超聲獲得的三維數(shù)據(jù)場進(jìn)行三維分割方法的研究，提出更為簡單和實用的方法，進(jìn)而為完全的三維重建奠定基礎(chǔ)。 采用橢圓區(qū)域生長模型和三角網(wǎng)格形變模型結(jié)合的方法進(jìn)行心臟超聲三維分割研究，分為四步。首先，對三維數(shù)據(jù)場中某一斷層的二維數(shù)據(jù)進(jìn)行初始分割：利用簡單的區(qū)域生長和橢圓擬合方法得到各心室截面的近似橢圓;其次，整個

3、數(shù)據(jù)場進(jìn)行投影初始分割，利用得到的初始分割輪廓，以投影的方式對其它層的心室截面進(jìn)行一定規(guī)則的區(qū)域生長，生成新的近似橢圓分割邊界，進(jìn)而得到由多個二維橢圓邊界組成的心室近似初始輪廓模型；再次，初始橢圓模型按照一定規(guī)則離散化生成三角網(wǎng)格模型；最后，對三角網(wǎng)格模型進(jìn)行三維形變生成最終的分割結(jié)果，需要計算模型中每個頂點的內(nèi)能和外能，再計算出頂點形變的速度，進(jìn)行頂點的移動。另外，移動中需要進(jìn)行必要的重采樣，保證三角網(wǎng)格的有效性，為了簡化重采樣的計算

4、，實行了局部的二維形變，保證了三維形變的整體性質(zhì)。 實驗三維數(shù)據(jù)是由經(jīng)食道超聲旋轉(zhuǎn)掃描獲得的二維數(shù)據(jù)，再通過插值得到 三維體數(shù)據(jù)。利用橢圓模型獲得了初始輪廓，可以較好地表達(dá)心室腔的大部分區(qū)域，確定了心室腔的大致空間位置以及形態(tài)特點，滿足輪廓初始化的要求。最后利用三維形變模型對初始輪廓進(jìn)行了進(jìn)一步的分割，分割結(jié)果圖像中大部分邊界較好地擬合出了心室壁的邊界，少量的邊界由于數(shù)據(jù)場信息的缺損仍存在一定的誤差，但整體上分割結(jié)果可以