DICOM超聲心動圖計算機分析系統(tǒng)——研發(fā)及臨床應用研究.pdf

1、本文對DICOM超聲心動圖計算機分析系統(tǒng)的研發(fā)及臨床應用進行了研究。本研究分為兩個部分：
　　 第一部分：DICOM超聲心動圖計算機分析系統(tǒng)的研發(fā)。
　　 目的：⑴研發(fā)DICOM超聲心動圖計算機分析系統(tǒng)(DICOM-ECHOAS)，以獲得并處理高時空分辨力DICOM超聲心動圖原始圖像數(shù)據(jù)。⑵編寫左室壁運動功能定量分析軟件包，以實現(xiàn)多種方法的節(jié)段性左室壁運動功能指標的獨立分析及同步聲像融合分析。
　　 方法：①采用

2、普通商用臺式或筆記本計算機?；九渲茫篊PU-INTEL酷睿雙核、獨立顯卡、2G內存、250G硬盤、DVD-RW。操作系統(tǒng)：Windows操作系統(tǒng)，開發(fā)環(huán)境：Visual C++及Visual Basic?；贒ICOM標準，設計DICOM超聲心動圖計算機分析系統(tǒng)(DICOM-ECHOAS)。②圖像與數(shù)據(jù)獲?。撼曅膭訄DDICOM格式高幀頻原始圖像數(shù)據(jù)；各種設備提供的DICOM格式文件和其他類型圖像文件；其他形式存儲的影像資源；各種格式

3、的定量數(shù)據(jù)。③通用圖像分析功能設計：將DICOM數(shù)據(jù)集經編碼，實現(xiàn)以控件形式提供。④室壁運動功能分析軟件：以固定解剖標記如二尖瓣、乳頭肌為參照點，以改良固定軸法確定左室中心及分析坐標；人工確定關鍵點，運用計算機圖像處理技術自動提取輪廓；按美國超聲心動圖協(xié)會標準，每一左室短軸平面分為6個節(jié)段，后間隔、前間隔、前壁、側壁、后壁及下壁；從左室中心等角度作60條輻射軸至內膜面，獲取內膜徑長，每節(jié)段10條；以中點線法獲取心肌厚度；內膜運動幅度、內

4、膜運動速度及達峰時間、心肌增厚率(徑向應變)及達峰時間；以曲線或數(shù)據(jù)表格形式。⑤聲像融合分析技術：聲像融合多曲線同步分析技術(SIMCA)將室壁節(jié)段徑向運動的增厚率曲線、內膜運動曲線、組織速度曲線、應變曲線按照心電圖時相重新組合、同屏同步顯示。
　　 結果：⑴能讀取超聲心動圖DICOM格式高幀頻原始圖像數(shù)據(jù)，確保圖像具有高時空分辨力供后續(xù)圖像處理及室壁運動功能分析。⑵能讀取DICOM格式及常規(guī)格式的醫(yī)學圖像及超聲原始數(shù)據(jù)，具有通

5、用圖像處理功能，能夠實現(xiàn)DICOM與非DICOM格式問的圖像互換。⑶采用半自動輪廓描繪技術獲取左室內外膜輪廓，較好解決室壁運動功能定量分析的客觀性、并提供人工干預選項以確保分析結果的準確性。⑷通過心臟內部解剖標記建立固定軸(中心)節(jié)段左室壁運動功能定量分析，較好解決心臟復雜的運動形式對室壁運動分析的影響。⑸所研發(fā)的節(jié)段左室壁運動功能定量分析軟件可提供左室壁應變、增厚率、內膜運動幅度、組織速度單參數(shù)分析(SPA)，以及這些指標按心電圖時相

6、重新組合的同屏同步聲像融合分析(SIMCA)并以參數(shù)定量測值及曲線形式同步顯示。
　　 結論：①DICOM-ECHOAS除通用圖像處理功能外，能夠獲得并處理高幀、高分辨的DICOM超聲心動圖原始圖像數(shù)據(jù)。②DICOM-ECHOAS可提供多種節(jié)段性左心室壁運動功能定量分析方法的單參數(shù)分析(SPA)以及同屏同步聲像融合分析(SIMCA)。
　　 第二部分：DICOM超聲心動圖計算機分析系統(tǒng)的應用——聲像融合分析技術檢測室壁運

7、動的臨床研究。
　　 目的：⑴應用DICOM-ECHOAS左室壁運動功能定量分析軟件包進行多種方法的節(jié)段性左室壁運動功能指標的單參數(shù)分析(SPA)及同步聲像融合分析(SIMCA)。⑵評價節(jié)段性左室壁運動功能指標的單參數(shù)分析(SPA)及同步聲像融合分析(SIMCA)方法在冠心病診斷中的準確性及可重復性。
　　 方法：①研究對象與分組：入選250受試對象，根據(jù)臨床特征分成下列3組：正常對照組：60例，男46例，女14例，年齡

8、(54±18)歲。臨床及冠狀動脈造影(CAG)排除心臟疾病的健康者。心肌梗死組：90例，男73例，女17例，年齡(56±17)歲。臨床確定心肌梗死、CAG確認有梗死相關血管。冠脈狹窄組：100例，男65例，女35例，年齡(57±19)歲。臨床確定冠心病、CAG確認有冠狀動脈中重度狹窄，平均狹窄率86.6±9.4％。②觀察方法與指標：采用GE Vivid7 Dimension及Siemens Sequira512彩色多普勒超聲儀，記錄左室

9、短軸觀二尖瓣、乳頭肌、心尖部二維及組織多普勒動態(tài)圖像。連續(xù)存儲6個心動周期圖像于機載硬盤。左室壁Beckmman18段法對圖像進行劃分。③應用DICOM-ECHOAS左室壁運動功能定量分析軟件包進行多種方法的節(jié)段性左室壁運動功能指標的單參數(shù)分析(SPA)及聲像融合多曲線同步分析(SIMCA)，結果以曲線及定量數(shù)據(jù)表示。SPA觀察指標包括：內膜運動幅度(EndoE)、室壁增厚率(△TH)、收縮期徑向應變(RS)及達峰時間(TPRS)、收縮

10、期組織速度(VS)及達峰時問Ts。SIMCA觀察指標：將室壁節(jié)段徑向運動的增厚率曲線、內膜運動曲線、組織速度曲線、應變曲線按照心電圖時相重新組合、同屏同步顯示。④應用ROC曲線分析判斷各指標獨立檢測室壁運動功能的敏感性和特異性，比較各指標定量分析左室壁運動功能的準確性及可重復性，評價SPA各指標和SIMCA檢測和診斷冠心病的準確性。
　　 結果：⑴冠脈狹窄組及心梗組的SPA指標心肌應變、室壁增厚率、內膜運動幅度、組織速度明顯低于

11、正常對照組(p＜0.01-0.001)，速度及應變達峰時間明顯高于正常對照組(p＜0.01-0.001)。⑵SPA指標心肌應變、室壁增厚率、內膜運動幅度、組織速度、速度達峰時間和應變達峰時間，以及SIMCA檢測心肌梗死及冠脈狹窄的準確率分別為：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％。⑶心肌應變、室壁增厚率、內膜

12、運動幅度、組織速度、速度達峰時間及應變達峰時間診斷心肌梗塞及冠脈狹窄的受試者工作特征(ROC)曲線下面積分別為：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。⑷心肌應變、室壁增厚率、內膜運動幅度、組織速度、速度達峰時間及應變達峰時間定量檢測室壁運動的組內變異及組間變異分別為：7.6％，5.3％，6.9％，14.2％，24.6％，14.3％及