散斑跟蹤技術在超聲心動圖圖像分析處理中的應用研究.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，有關超聲成像技術的研究在醫(yī)學成像領域至少占百分之二十五以上的份額。與其它成像設備相比，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量，降低了圖像的清晰度，但是卻為準確的運動跟蹤提供了極好的標志。散斑跟蹤(Speckle tracking)正是基于醫(yī)學超聲成像技術，通過對組織

2、內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。 本課題分為二大部分，其一是對散斑跟蹤技術的理論研究，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)學超聲心動圖圖像分析處理中，基于散斑跟蹤方法進行左心室扭轉力矩計算和實時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)。結合課題來源中對于散斑跟蹤技術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)學超聲圖像序列對實現(xiàn)的散斑跟蹤方法進行驗證，證實了該方法可以滿足課題中對算法精確度的要求。 扭轉力矩是定量評價左心室收縮功能的重要指標，臨床研究證實扭轉力矩是一個比射血分數(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，對其準確測量具有

4、重要的生理和病理意義。但到目前為止，磁共振心肌標記(MRItagging)技術是唯一公認的左心室扭轉力矩的無創(chuàng)性測量的可靠方法。但這種技術設備昂貴，操作復雜，而且無法動態(tài)顯示左心室扭轉運動在整個心動周期中的運動軌跡，致使該技術近期內難以推廣應用。本課題基于散斑跟蹤技術，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行扭轉力矩無創(chuàng)性測量的新方法。實時心肌聲學造影(RT-MCE)是迄今最可靠的評價心肌微循環(huán)的一項新技術，

5、目前正在從基礎研究走向臨床實踐。RT-MCE定量分析已成為國內外相關學科領域的研究熱點，其中時間一強度曲線分析方法是應用最為普遍的定量分析方法。但心肌ROI區(qū)域的幀間失準問題導致了該方法的粗糙和缺陷。筆者基于散斑跟蹤技術解決了實時MCE圖像序列的心肌ROl區(qū)域校準問題，經(jīng)臨床醫(yī)師認可，確實提高了實時MCE定量分析的準確性和客觀性。改進后的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)診斷新技術的臨床地位和價值的早日確