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超声心脏图象的多维多参数功能重建

何爱军  
【摘要】: 心脏病的准确诊断和治疗具有重大的社会意义。现有的超声图象三维重建技术只限于描述三维及动态三维解剖结构,不能对动态心脏功能作出准确有效的评价。本论文在实现解剖结构的精确重建的基础之上,结合多普勒超声成象技术和超声医学图象的三维重建技术,实现超声心脏图象的多维多参数功能重建。 首先,作为研究的基础,实现了一个超声心脏图象解剖结构的三维和动态三维重建系统。该系统由原始图象获取、滤波、感兴趣区域提取、插值和体视化等步骤组成。利用多平面经食管的方法获取原始B-Scan超声心脏图象,并同步记录心电图。根据超声图象中Speckle噪声的特点,选择了自适应加权中值滤波器来进行滤波,该方法可以有效滤除超声图象中的Speckle噪声并同时保留细节信息。从滤波后的图象中提取出感兴趣区域后,将其在空间按原始图象获取角度重新组织,并根据多平面经食管图象获取方法的特点,利用三维直接匹配插值算法得到规则体数据。使用级联的三维中值滤波器和三维高斯滤波器对此体数据滤波后,进行体视化就可以显示三维重建的结果,本论文中实现了面绘制和体绘制两种体视化方法。对面绘制方法,主要研究了基于活动轮廓模型的心脏轮廓的自动提取问题;对体绘制方法,主要研究了动态三维重建的实现问题。体外模型和临床实验的重建结果证明了系统的有效性。 然后,通过对多普勒超声医学图象中图象叠加原理和Color Bar的分析,从多普勒超声图象中分离出灰度的解剖结构和彩色编码的功能参数。并采用人工神经网络与查找表相结合的方法,实现了从彩色编码信息到原始功能参数值的还原映射问题。该方法既可以达到较高的映射精度,又可以达到较高的映射速度,适合在超声医学图象多维多参数功能重建中使用。 最后,结合超声心脏图象的三维重建技术和多普勒超声成象技术,并解决了关键的矢量插值和融合显像问题,创新性地实现了超声心脏图象的多维多参数功能重建。从多普勒血流图中分离出血流运动的速度信息和解剖结构 四川大学博土学位论文 信息,分别进行三维重建,并将重建结果进行三维融合显像,从而显示血流 在心腔内的充盈以及运动情况。从多普勒组织图象中提取出解剖结构和速度、 加速度与能量等功能参数值,分别进行三维重建,并将各功能参数的重建结 果与其对应的解剖结构进行三维融合显像。该重建结果可以显示心脏各部位 的活动方向、速度、激动程序,形象地观察心壁活动状态、起搏点位置和传 导的顺序。临床人体实验的结果表明重建结果中解剖结构与功能参数之间的 空间位置关系正确,与心脏运动真实情况相符,能够提供医疗诊断中极有价。4 值的信息。 本论文研究成果己通过四川省科技厅主持的专家鉴定,认为该成果填补 了国内外空白,达到国际领先水平,具有明显的创新性。


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