1、心血管疾病一直是威脅人類生命健康的主要疾病。心臟成像技術(shù)可以為診斷和治療提供有效的依據(jù).目前臨床中常用的成像技術(shù)有心臟超聲、核磁共振、計(jì)算機(jī)斷層掃描成像以及心血管造影等。其中心臟超聲診斷技術(shù)具有價(jià)格便宜、診斷方便以及成像速度快等特點(diǎn),因此成為臨床診斷心臟疾病,評(píng)價(jià)心功能的主要手段。 與此相適應(yīng),心臟圖像的處理技術(shù)也在不斷進(jìn)步。它可以從大量圖像數(shù)據(jù)中盡可能多的提取出有價(jià)值的診斷信息,幫助醫(yī)生提高診斷的效率和準(zhǔn)確率,使得醫(yī)學(xué)圖像的分

2、析趨于智能化和自動(dòng)化。通過(guò)分析目前心臟超聲圖像運(yùn)動(dòng)分析中存在的問(wèn)題,本論文開(kāi)展了相應(yīng)的研究工作,主要包括超聲圖像的噪聲抑制、圖像分割以及心功能分析等方面內(nèi)容,并基于臨床圖像數(shù)據(jù)對(duì)所提出的算法進(jìn)行了驗(yàn)證,為這些方法在實(shí)際診斷過(guò)程中的應(yīng)用做了進(jìn)一步研究。 通過(guò)回顧心血管疾病的現(xiàn)狀、各種成像方式在心臟病診斷中的應(yīng)用,以及心臟超聲的檢查技術(shù)和診斷方法,可以看到,心臟收縮和舒張的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,是與心臟的功能(包括全局和局部的)緊密相連的?；?/p>

3、對(duì)心臟運(yùn)動(dòng)狀況的分析,可以為心臟功能的評(píng)估提供可靠的依據(jù),例如不同斷面上超聲圖像的節(jié)段運(yùn)動(dòng)情況等。這也是本研究的目的所在,即通過(guò)對(duì)算法的研究,以及臨床數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)分析,實(shí)現(xiàn)有效的、能夠滿足臨床診斷需求的心臟超聲圖像運(yùn)動(dòng)分析方法?；谡n題研究的意義,以及目前存在的問(wèn)題,我們主要作了以下幾個(gè)方面的工作:一.超聲圖像的噪聲是影響分析效果的主要因素,這里我們提出了一種心臟超聲圖像的自適應(yīng)噪聲抑制方法,使得在降低圖像噪聲的同時(shí),盡量多的保持或增強(qiáng)圖

4、像的細(xì)節(jié)特征。在研究各向異性濾波技術(shù)的基礎(chǔ)上,提出采用極大似然估計(jì)分析圖像中噪聲分布的情況,二者結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲圖像的自適應(yīng)濾波,避免了降噪的盲目性和不可知性。同時(shí)針對(duì)心臟超聲為序列圖像的特點(diǎn),進(jìn)一步運(yùn)用運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法,將該濾波過(guò)程擴(kuò)展到時(shí)間域,從而有效提高了心臟超聲圖像序列降噪的效果,為后面分割等工作提供了較好的基礎(chǔ). 二.基于圖割理論研究了超聲圖像的分割方法,針對(duì)圖像計(jì)算速度慢和穩(wěn)定性較低的問(wèn)題,提出了多尺度Normalized

5、 Cut算法,通過(guò)對(duì)不同尺度圖的切分和迭代實(shí)現(xiàn)對(duì)全圖的切分。利用圖割的全局優(yōu)化法,先把圖象轉(zhuǎn)化成一個(gè)無(wú)向圖G=(V.E),在此基礎(chǔ)上確定劃分準(zhǔn)則,然后利用圖的割算法對(duì)圖象進(jìn)行分割。 這里我們將分割的準(zhǔn)則與超聲圖像的紋理等特征相結(jié)合,通過(guò)有效的預(yù)處理和后期區(qū)域合并等工作,實(shí)現(xiàn)了對(duì)超聲圖像的無(wú)監(jiān)督分割。實(shí)驗(yàn)表明,該方法提高了分割的速度、抗干擾能力和準(zhǔn)確度,能夠?qū)崿F(xiàn)有效的心臟超聲圖像分割。 三.研究了形狀統(tǒng)計(jì)模型理論在心臟超

6、聲圖像中的分割與運(yùn)動(dòng)跟蹤?；谛螤罱y(tǒng)計(jì)模型的分割,可以有效控制收斂的范圍,使得分割結(jié)果的穩(wěn)定性得到提高。但該模型的建立與樣本數(shù)據(jù)集的有效程度有很大關(guān)系,當(dāng)不同樣本標(biāo)記點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系不好時(shí),模型的泛化能力會(huì)受到影響,而產(chǎn)生不正確的匹配結(jié)果。為此我們采用最小描述長(zhǎng)度方法,來(lái)對(duì)樣本集的標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行二次采樣,從而得到準(zhǔn)確的密集點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系。它降低了建立建模時(shí)對(duì)標(biāo)記點(diǎn)位置的要求,提高了建模的效率及其泛化能力。通過(guò)對(duì)心臟圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析實(shí)驗(yàn),證明該方

7、法可適用于對(duì)心臟收縮和舒張功能的定量分析。 四.統(tǒng)計(jì)外觀模型能夠與形狀模型相比,能夠更好的利用圖像的紋理信息,從而能夠全面和穩(wěn)定的重建出心臟的大致形態(tài)和外觀。我們研究了活動(dòng)外觀模型理論以及其中存在的問(wèn)題,提出了基于獨(dú)立元分析的建模方法,以實(shí)現(xiàn)對(duì)局部心肌節(jié)段運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的準(zhǔn)確重建。通過(guò)對(duì)動(dòng)物心臟超聲圖像進(jìn)行驗(yàn)證,可知這一改進(jìn)能夠有效提高統(tǒng)計(jì)外觀模型對(duì)局部特征變化的描述能力,并滿足冠心病等對(duì)圖像處理的要求。 超聲成像技術(shù)的不斷進(jìn)