散斑跟蹤技術(shù)在超聲心動(dòng)圖圖像分析處理中的應(yīng)用研究.pdf

1、超聲檢查以其無損傷、無痛苦、無輻射、實(shí)時(shí)、快捷、方便等特點(diǎn)在臨床診斷中占有舉足輕重的地位。在最近的十幾年里，有關(guān)超聲成像技術(shù)的研究在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域至少占百分之二十五以上的份額。與其它成像設(shè)備相比，超聲成像有著一特殊的固有屬性一散斑。超聲圖像即可以看作是由若干散斑模式組成。散斑雖然限制了超聲圖像的質(zhì)量，降低了圖像的清晰度，但是卻為準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)跟蹤提供了極好的標(biāo)志。散斑跟蹤(Speckle tracking)正是基于醫(yī)學(xué)超聲成像技術(shù)，通過對(duì)組織

2、內(nèi)部大量散射粒子形成的散斑模式的跟蹤實(shí)現(xiàn)對(duì)人體組織運(yùn)動(dòng)跟蹤的一種技術(shù)。 本課題分為二大部分，其一是對(duì)散斑跟蹤技術(shù)的理論研究，并實(shí)現(xiàn)一種基于超聲B-mode信號(hào)的散斑跟蹤方法；其二是將散斑跟蹤方法用于臨床醫(yī)學(xué)超聲心動(dòng)圖圖像分析處理中，基于散斑跟蹤方法進(jìn)行左心室扭轉(zhuǎn)力矩計(jì)算和實(shí)時(shí)MCE圖像序列的心肌感興趣區(qū)域位置校準(zhǔn)兩個(gè)問題的研究。 筆者將目前比較成熟的散斑跟蹤方法歸納為光流場(chǎng)方法和塊匹配方法。通過分析兩者的優(yōu)劣，得出塊匹配

3、方法規(guī)則簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。結(jié)合課題來源中對(duì)于散斑跟蹤技術(shù)魯棒性和實(shí)時(shí)性的要求，決定實(shí)現(xiàn)基于塊匹配的散斑跟蹤方法，并以絕對(duì)誤差和SAD作為相似性測(cè)度函數(shù)，以菱形搜索作為搜索策略。之后還生成仿真醫(yī)學(xué)超聲圖像序列對(duì)實(shí)現(xiàn)的散斑跟蹤方法進(jìn)行驗(yàn)證，證實(shí)了該方法可以滿足課題中對(duì)算法精確度的要求。 扭轉(zhuǎn)力矩是定量評(píng)價(jià)左心室收縮功能的重要指標(biāo)，臨床研究證實(shí)扭轉(zhuǎn)力矩是一個(gè)比射血分?jǐn)?shù)更為敏感的、可早期反映心肌纖維收縮功能變化的定量指標(biāo)，對(duì)其準(zhǔn)確測(cè)量具有

4、重要的生理和病理意義。但到目前為止，磁共振心肌標(biāo)記(MRItagging)技術(shù)是唯一公認(rèn)的左心室扭轉(zhuǎn)力矩的無創(chuàng)性測(cè)量的可靠方法。但這種技術(shù)設(shè)備昂貴，操作復(fù)雜，而且無法動(dòng)態(tài)顯示左心室扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在整個(gè)心動(dòng)周期中的運(yùn)動(dòng)軌跡，致使該技術(shù)近期內(nèi)難以推廣應(yīng)用。本課題基于散斑跟蹤技術(shù)，通過對(duì)超聲圖像序列任意感興趣區(qū)域的動(dòng)態(tài)跟蹤，實(shí)現(xiàn)了利用超聲心動(dòng)圖進(jìn)行扭轉(zhuǎn)力矩?zé)o創(chuàng)性測(cè)量的新方法。實(shí)時(shí)心肌聲學(xué)造影(RT-MCE)是迄今最可靠的評(píng)價(jià)心肌微循環(huán)的一項(xiàng)新技術(shù)，

5、目前正在從基礎(chǔ)研究走向臨床實(shí)踐。RT-MCE定量分析已成為國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其中時(shí)間一強(qiáng)度曲線分析方法是應(yīng)用最為普遍的定量分析方法。但心肌ROI區(qū)域的幀間失準(zhǔn)問題導(dǎo)致了該方法的粗糙和缺陷。筆者基于散斑跟蹤技術(shù)解決了實(shí)時(shí)MCE圖像序列的心肌ROl區(qū)域校準(zhǔn)問題，經(jīng)臨床醫(yī)師認(rèn)可，確實(shí)提高了實(shí)時(shí)MCE定量分析的準(zhǔn)確性和客觀性。改進(jìn)后的MCE定量分析方法更為可靠，這必然推動(dòng)MCE作為一種心肌微循環(huán)無創(chuàng)診斷新技術(shù)的臨床地位和價(jià)值的早日確