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《福建医科大学》 2010年
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DICOM超声心动图计算机分析系统——研发及临床应用研究

李金国  
【摘要】: 第1部分DICOM超声心动图计算机分析系统的研发 目的 1.研发DICOM超声心动图计算机分析系统(DICOM-ECHOAS),以获得并处理高时空分辨力DICOM超声心动图原始图像数据。 2.编写左室壁运动功能定量分析软件包,以实现多种方法的节段性左室壁运动功能指标的独立分析及同步声像融合分析。 方法 硬软件及开发环境:采用普通商用台式或笔记本计算机。基本配置:CPU-INTEL酷睿双核、独立显卡、2G内存、250G硬盘、DVD-RW。操作系统:Windows操作系统,开发环境:Visual C++及Visual Basic。基于DICOM标准,设计DICOM超声心动图计算机分析系统(DICOM-ECHOAS)。 图像与数据获取:(1)超声心动图DICOM格式高帧频原始图像数据,(2)各种设备提供的DICOM格式文件和其他类型图像文件,(3)其他形式存储的影像资源,(4)各种格式的定量数据。 通用图像分析功能设计:将DICOM数据集经编码,实现以控件形式提供。室壁运动功能分析软件:(1)左室中心:以固定解剖标记如二尖瓣、乳头肌为参照点,以改良固定轴法确定左室中心及分析坐标。(2)左室内外膜轮廓获取:人工确定关键点,运用计算机图像处理技术自动提取轮廓。(3)左室节段的划分:按美国超声心动图协会标准,每一左室短轴平面分为6个节段,后间隔、前间隔、前壁、侧壁、后壁及下壁。(4)内膜运动:从左室中心等角度作60条辐射轴至内膜面,获取内膜径长,每节段10条。(5)左室壁厚度:以中点线法获取心肌厚度。(6)定量分析指标:内膜运动幅度、内膜运动速度及达峰时间、心肌增厚率(径向应变)及达峰时间。(7)分析结果显示:以曲线或数据表格形式。 声像融合分析技术:声像融合多曲线同步分析技术(SIMCA)将室壁节段径向运动的增厚率曲线、内膜运动曲线、组织速度曲线、应变曲线按照心电图时相重新组合、同屏同步显示。 结果 DICOM-ECHOAS主要实现下列功能: 1.能读取超声心动图DICOM格式高帧频原始图像数据,确保图像具有高时空分辨力供后续图像处理及室壁运动功能分析。 2.能读取DICOM格式及常规格式的医学图像及超声原始数据,具有通用图像处理功能,能够实现DICOM与非DICOM格式间的图像互换。 3.采用半自动轮廓描绘技术获取左室内外膜轮廓,较好解决室壁运动功能定量分析的客观性、并提供人工干预选项以确保分析结果的准确性。 4.通过心脏内部解剖标记建立固定轴(中心)节段左室壁运动功能定量分析,较好解决心脏复杂的运动形式对室壁运动分析的影响。 5.所研发的节段左室壁运动功能定量分析软件可提供左室壁应变、增厚率、内膜运动幅度、组织速度单参数分析(SPA),以及这些指标按心电图时相重新组合的同屏同步声像融合分析(SIMCA)并以参数定量测值及曲线形式同步显示。 结论 1. DICOM-ECHOAS除通用图像处理功能外,能够获得并处理高帧、高分辨的DICOM超声心动图原始图像数据。 2. DICOM-ECHOAS可提供多种节段性左心室壁运动功能定量分析方法的单参数分析(SPA)以及同屏同步声像融合分析(SIMCA)。动功能;定量分析方法 第2部分DICOM超声心动图计算机分析系统的应用——声像融合分析技术检测室壁运动的临床研究 目的 1.应用DICOM-ECHOAS左室壁运动功能定量分析软件包进行多种方法的节段性左室壁运动功能指标的单参数分析(SPA)及同步声像融合分析(SIMCA)。 2.评价节段性左室壁运动功能指标的单参数分析(SPA)及同步声像融合分析(SIMCA)方法在冠心病诊断中的准确性及可重复性。 方法 研究对象与分组:入选250受试对象,根据临床特征分成下列3组:正常对照组:60例,男46例,女14例,年龄(54±18)岁。临床及冠状动脉造影(CAG)排除心脏疾病的健康者。 心肌梗死组:90例,男73例,女17例,年龄(56±17)岁。临床确定心肌梗死、CAG确认有梗死相关血管。 冠脉狭窄组:100例,男65例,女35例,年龄(57±19)岁。临床确定冠心病、CAG确认有冠状动脉中重度狭窄,平均狭窄率86.6±9.4%.。 观察方法与指标:采用GE Vivid 7 Dimension及Siemens Sequira 512彩色多普勒超声仪,记录左室短轴观二尖瓣、乳头肌、心尖部二维及组织多普勒动态图像。连续存储6个心动周期图像于机载硬盘。左室壁Beckmmanl8段法对图像进行划分。 应用DICOM-ECHOAS左室壁运动功能定量分析软件包进行多种方法的节段性左室壁运动功能指标的单参数分析(SPA)及声像融合多曲线同步分析(SIMCA),结果以曲线及定量数据表示。SPA观察指标包括:内膜运动幅度(EndoE)、室壁增厚率(ΔTH)、收缩期径向应变(RS)及达峰时间(TPRS)、收缩期组织速度(VS)及达峰时间Ts。SIMCA观察指标:将室壁节段径向运动的增厚率曲线、内膜运动曲线、组织速度曲线、应变曲线按照心电图时相重新组合、同屏同步显示。 应用ROC曲线分析判断各指标独立检测室壁运动功能的敏感性和特异性,比较各指标定量分析左室壁运动功能的准确性及可重复性,评价SPA各指标和SIMCA检测和诊断冠心病的准确性。 结果 1.冠脉狭窄组及心梗组的SPA指标心肌应变、室壁增厚率、内膜运动幅度、组织速度明显低于正常对照组(p0.01-0.001),速度及应变达峰时间明显高于正常对照组(p0.01-0.001)。 2. SPA指标心肌应变、室壁增厚率、内膜运动幅度、组织速度、速度达峰时间和应变达峰时间,以及SIMCA检测心肌梗死及冠脉狭窄的准确率分别为:89.3%、89.3%、81.3%、80.7%、62.0%、62.0%、94.0%及68.1%、70.0%、61.9%、60.0%、55.6%、55.0%、74.4%。 3.心肌应变、室壁增厚率、内膜运动幅度、组织速度、速度达峰时间及应变达峰时间诊断心肌梗塞及冠脉狭窄的受试者工作特征(ROC)曲线下面积分别为:0.868,0.863,0.833,0.859,0.593,0.711及0.724,0.705,0.689,0.663,0.581,0.625。 4.心肌应变、室壁增厚率、内膜运动幅度、组织速度、速度达峰时间及应变达峰时间定量检测室壁运动的组内变异及组间变异分别为:7.6%,5.3%,6.9%,14.2%,24.6%,14.3%及9.1%,6.0%,8.1%,19.6%,30.4,16.9%。 5.速度达峰与应变达峰时间不同步,应变达峰时间大于速度达峰时间。 结论 1. DICOM-ECHOAS左室壁运动功能定量分析软件包可同时进行多种方法的节段性左室壁运动功能指标的单参数分析及同步声像融合分析。 2.节段性左室壁运动功能单参数分析指标中,室壁增厚率及径向应变检测冠心病心肌缺血及梗死节段的准确性最高,同步声像融合分析方法进一步提高了诊断的准确性。
【学位授予单位】:福建医科大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:R540.45

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