散斑跟蹤技術(shù)在超聲心動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、實時、快捷、方便等特點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)確的運動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)，通過對組織

2、內(nèi)部大量散射粒子形成的散斑模式的跟蹤實現(xiàn)對人體組織運動跟蹤的一種技術(shù)。 本課題分為二大部分，其一是對散斑跟蹤技術(shù)的理論研究，并實現(xiàn)一種基于超聲B-mode信號的散斑跟蹤方法；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)力矩計算和實時MCE圖像序列的心肌感興趣區(qū)域位置校準(zhǔn)兩個問題的研究。 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)則簡單、易于實現(xiàn)。結(jié)合課題來源中對于散斑跟蹤技術(shù)魯棒性和實時性的要求，決定實現(xiàn)基于塊匹配的散斑跟蹤方法，并以絕對誤差和SAD作為相似性測度函數(shù)，以菱形搜索作為搜索策略。之后還生成仿真醫(yī)學(xué)超聲圖像序列對實現(xiàn)的散斑跟蹤方法進(jìn)行驗證，證實了該方法可以滿足課題中對算法精確度的要求。 扭轉(zhuǎn)力矩是定量評價左心室收縮功能的重要指標(biāo)，臨床研究證實扭轉(zhuǎn)力矩是一個比射血分?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)，對其準(zhǔn)確測量具有

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，而且無法動態(tài)顯示左心室扭轉(zhuǎn)運動在整個心動周期中的運動軌跡，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)，通過對超聲圖像序列任意感興趣區(qū)域的動態(tài)跟蹤，實現(xiàn)了利用超聲心動圖進(jìn)行扭轉(zhuǎn)力矩?zé)o創(chuàng)性測量的新方法。實時心肌聲學(xué)造影(RT-MCE)是迄今最可靠的評價心肌微循環(huán)的一項新技術(shù)，

5、目前正在從基礎(chǔ)研究走向臨床實踐。RT-MCE定量分析已成為國內(nèi)外相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點，其中時間一強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)解決了實時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，確實提高了實時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)的臨床地位和價值的早日確