DICOM超聲心動圖計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)——研發(fā)及臨床應(yīng)用研究.pdf

1、本文對DICOM超聲心動圖計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)的研發(fā)及臨床應(yīng)用進(jìn)行了研究。本研究分為兩個(gè)部分：
　　 第一部分：DICOM超聲心動圖計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)的研發(fā)。
　　 目的：⑴研發(fā)DICOM超聲心動圖計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)(DICOM-ECHOAS)，以獲得并處理高時(shí)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(yùn)動功能定量分析軟件包，以實(shí)現(xiàn)多種方法的節(jié)段性左室壁運(yùn)動功能指標(biāo)的獨(dú)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(jì)算機(jī)?；九渲茫篊PU-INTEL酷睿雙核、獨(dú)立顯卡、2G內(nèi)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。基于DICOM標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)DICOM超聲心動圖計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)(DICOM-ECHOAS)。②圖像與數(shù)據(jù)獲取：超聲心動圖DICOM格式高幀頻原始圖像數(shù)據(jù)；各種設(shè)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(shè)計(jì)：將DICOM數(shù)據(jù)集經(jīng)編碼，實(shí)現(xiàn)以控件形式提供。④室壁運(yùn)動功能分析軟件：以固定解剖標(biāo)記如二尖瓣、乳頭肌為參照點(diǎn)，以改良固定軸法確定左室中心及分析坐標(biāo)；人工確定關(guān)鍵點(diǎn)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)自動提取輪廓；按美國超聲心動圖協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)，每一左室短軸平面分為6個(gè)節(jié)段，后間隔、前間隔、前壁、側(cè)壁、后壁及下壁；從左室中心等角度作60條輻射軸至內(nèi)膜面，獲取內(nèi)膜徑長，每節(jié)段10條；以中點(diǎn)線法獲取心肌厚度；內(nèi)膜運(yùn)動幅度、內(nèi)

4、膜運(yùn)動速度及達(dá)峰時(shí)間、心肌增厚率(徑向應(yīng)變)及達(dá)峰時(shí)間；以曲線或數(shù)據(jù)表格形式。⑤聲像融合分析技術(shù)：聲像融合多曲線同步分析技術(shù)(SIMCA)將室壁節(jié)段徑向運(yùn)動的增厚率曲線、內(nèi)膜運(yùn)動曲線、組織速度曲線、應(yīng)變曲線按照心電圖時(shí)相重新組合、同屏同步顯示。
　　 結(jié)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(shí)空分辨力供后續(xù)圖像處理及室壁運(yùn)動功能分析。⑵能讀取DICOM格式及常規(guī)格式的醫(yī)學(xué)圖像及超聲原始數(shù)據(jù)，具有通

5、用圖像處理功能，能夠?qū)崿F(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(shù)獲取左室內(nèi)外膜輪廓，較好解決室壁運(yùn)動功能定量分析的客觀性、并提供人工干預(yù)選項(xiàng)以確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。⑷通過心臟內(nèi)部解剖標(biāo)記建立固定軸(中心)節(jié)段左室壁運(yùn)動功能定量分析，較好解決心臟復(fù)雜的運(yùn)動形式對室壁運(yùn)動分析的影響。⑸所研發(fā)的節(jié)段左室壁運(yùn)動功能定量分析軟件可提供左室壁應(yīng)變、增厚率、內(nèi)膜運(yùn)動幅度、組織速度單參數(shù)分析(SPA)，以及這些指標(biāo)按心電圖時(shí)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(jié)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(yùn)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(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)的應(yīng)用——聲像融合分析技術(shù)檢測室壁運(yùn)

7、動的臨床研究。
　　 目的：⑴應(yīng)用DICOM-ECHOAS左室壁運(yùn)動功能定量分析軟件包進(jìn)行多種方法的節(jié)段性左室壁運(yùn)動功能指標(biāo)的單參數(shù)分析(SPA)及同步聲像融合分析(SIMCA)。⑵評價(jià)節(jié)段性左室壁運(yùn)動功能指標(biāo)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(zhǔn)確性及可重復(fù)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(rèn)有梗死相關(guān)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(rèn)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(biāo)：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(gè)心動周期圖像于機(jī)載硬盤。左室壁Beckmman18段法對圖像進(jìn)行劃分。③應(yīng)用DICOM-ECHOAS左室壁運(yùn)動功能定量分析軟件包進(jìn)行多種方法的節(jié)段性左室壁運(yùn)動功能指標(biāo)的單參數(shù)分析(SPA)及聲像融合多曲線同步分析(SIMCA)，結(jié)果以曲線及定量數(shù)據(jù)表示。SPA觀察指標(biāo)包括：內(nèi)膜運(yùn)動幅度(EndoE)、室壁增厚率(△TH)、收縮期徑向應(yīng)變(RS)及達(dá)峰時(shí)間(TPRS)、收縮

10、期組織速度(VS)及達(dá)峰時(shí)問Ts。SIMCA觀察指標(biāo)：將室壁節(jié)段徑向運(yùn)動的增厚率曲線、內(nèi)膜運(yùn)動曲線、組織速度曲線、應(yīng)變曲線按照心電圖時(shí)相重新組合、同屏同步顯示。④應(yīng)用ROC曲線分析判斷各指標(biāo)獨(dú)立檢測室壁運(yùn)動功能的敏感性和特異性，比較各指標(biāo)定量分析左室壁運(yùn)動功能的準(zhǔn)確性及可重復(fù)性，評價(jià)SPA各指標(biāo)和SIMCA檢測和診斷冠心病的準(zhǔn)確性。
　　 結(jié)果：⑴冠脈狹窄組及心梗組的SPA指標(biāo)心肌應(yīng)變、室壁增厚率、內(nèi)膜運(yùn)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(yīng)變達(dá)峰時(shí)間明顯高于正常對照組(p＜0.01-0.001)。⑵SPA指標(biāo)心肌應(yīng)變、室壁增厚率、內(nèi)膜運(yùn)動幅度、組織速度、速度達(dá)峰時(shí)間和應(yīng)變達(dá)峰時(shí)間，以及SIMCA檢測心肌梗死及冠脈狹窄的準(zhǔn)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(yīng)變、室壁增厚率、內(nèi)膜

12、運(yùn)動幅度、組織速度、速度達(dá)峰時(shí)間及應(yīng)變達(dá)峰時(shí)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(yīng)變、室壁增厚率、內(nèi)膜運(yùn)動幅度、組織速度、速度達(dá)峰時(shí)間及應(yīng)變達(dá)峰時(shí)間定量檢測室壁運(yùn)動的組內(nèi)變異及組間變異分別為：7.6％，5.3％，6.9％，14.2％，24.6％，14.3％及