三維超聲心動(dòng)圖最佳切面自動(dòng)檢測(cè)方法的研究.pdf

1、實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖可以同步觀察整個(gè)心臟的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng),且可通過選擇任意位置的切面觀測(cè)心臟內(nèi)部情況。在使用現(xiàn)有實(shí)時(shí)三維超聲系統(tǒng)檢查先天性心臟病的過程中,醫(yī)生需要人工尋找若干最佳剖視面進(jìn)行觀察,這是一項(xiàng)繁瑣且費(fèi)時(shí)的工作；為便于診斷,我們提出了在三維超聲心動(dòng)圖中自動(dòng)檢測(cè)最佳切面的研究課題。由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)最佳切面的自動(dòng)檢測(cè)可以更精確、快速地找到最佳切面；具有可重復(fù)性,在最佳切面自動(dòng)檢測(cè)的基礎(chǔ)上,可對(duì)心臟結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量及其他計(jì)算機(jī)輔助診斷。目前,國(guó)內(nèi)外

2、尚未出現(xiàn)與本課題相關(guān)的研究報(bào)道,作為一項(xiàng)開創(chuàng)性工作,本文對(duì)三維超聲心動(dòng)圖最佳切面檢測(cè)方法進(jìn)行探索,提出以下幾種方法:
　　 ①得益于圖像檢索技術(shù)的啟發(fā),參考醫(yī)生人工尋找最佳切面的方法,針對(duì)心尖采集的三維超聲心動(dòng)圖的特點(diǎn),提出基于二維圖像檢索的心尖數(shù)據(jù)四腔切面檢測(cè)方法。首先,選擇一幅心臟舒張末期的四腔切面超聲圖像作為模板；其次,在待檢測(cè)的三維超聲心動(dòng)圖中提取出一系列二維切面圖像,建立待檢索的圖像庫；然后,在該圖像庫中檢索出與模板圖

3、像最相似的一幅切面圖像,將其所在的位置作為該三維超聲心動(dòng)圖中四腔切面的位置。在探索合適的四腔切面檢索算法時(shí),對(duì)常用互信息算法的不足進(jìn)行了分析,并提出改進(jìn)算法,通過對(duì)多種方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,改進(jìn)的算法能更好的找到四腔切面。
　　 ②根據(jù)臨床需求及采集數(shù)據(jù)的實(shí)際情況,結(jié)合圖像檢索技術(shù),提出由粗到精的四腔切面檢索方法。首先,在粗檢索階段采用了對(duì)平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等變換具有魯棒性,且計(jì)算簡(jiǎn)單快速的直方圖特征:由粗檢索篩選出部分圖像后,

4、再進(jìn)行精檢索；在進(jìn)行精檢索之前,采用歸一化互相關(guān)系數(shù)測(cè)度,在剩下的每一幅切面中尋找與模板圖像最匹配的窗口圖像位置；由于四腔切面的窗口圖像中包含重要的邊緣特征,因此,精檢索利用高頻特征,搜索與模板圖像最相似的窗口圖像,其所在的切面即作為要尋找的四腔切面。在找到四腔切面的基礎(chǔ)上,根據(jù)最佳切面位置分布的特點(diǎn),本文進(jìn)一步提出其他最佳切面的檢測(cè)方法。該四腔切面及其他最佳切面的檢測(cè)方法,可利用一幅模板圖像,實(shí)現(xiàn)不同人的心尖數(shù)據(jù)最佳切面的快速自動(dòng)檢測(cè)

5、。
　　 ③結(jié)合心臟結(jié)構(gòu)及三維超聲心動(dòng)圖的特點(diǎn),根據(jù)臨床上對(duì)最佳切面檢測(cè)的實(shí)際需求,設(shè)計(jì)了一種較為可行的三維超聲心動(dòng)圖配準(zhǔn)方法用以檢測(cè)最佳切面。首先,從三維超聲心動(dòng)圖舒張末期的體數(shù)據(jù)中截取出一塊感興趣區(qū)域作為模板,使得模板圖像與待檢測(cè)最佳切面的三維超聲心動(dòng)圖之間的三維配準(zhǔn)計(jì)算量顯著減小。其次,考慮到三維超聲心動(dòng)圖的自動(dòng)分割難以實(shí)現(xiàn),選擇最大互信息作為配準(zhǔn)準(zhǔn)則；根據(jù)最佳切面檢測(cè)在精度上要求不高,而在實(shí)時(shí)性和自動(dòng)化程度上要求較高的特