超声造影心动图流场信息提取与分析

发布时间：2017-09-19 15:00

  本文关键词：超声造影心动图流场信息提取与分析

  更多相关文章： 医学超声造影图像 粒子图像测速 三维各向异性扩散 左心功能定量评价

【摘要】：心血管疾病是人类健康的主要威胁，也是发达与发展中国家的首要死亡原因之一。目前，借助医学超声影像技术，对心脏血流进行定量定性的分析，已成为心血管临床医学研究的热点。其中，左心室是心脏最重要的部分，承担了主要的血液转移职能。左心室血液流动特性代表了人体心脏运转的效率，因而对左心室的血液流动场的测量具有重要的意义。左心室在形态上和运动状态上表现出的异常，在临床可以作为判断心脏病变的重要依据。它可以帮助诊断心血管疾病的存在与否和严重程度。因此，，研究有效的基于造影超声图像序列的左室血液流场提取以及左室功能定量分析指标，对推动超声医学发展有着重大的意义。 本文以协助实际医学诊疗为出发点，集中介绍了课题研究内容的来源背景、目的意义等，分析了超声粒子图像测速技术、流场修正技术以及左心功能定量指标评价的国内外研究现状及各种技术的发展。论文主要研究了造影超声图像粒子图像测速技术、流场修正技术以及左室功能定量评价指标，论文主要研究工作由以下几个方面组成： 第一，研究了单帧超声造影心动图流场提取。在基于水平集算法的感兴趣区域分割预处理之后。研究了基于灰度互相关算法的粒子图像测速技术原理并对其进行了改进，提出了基于超声乘性散斑噪声模型和贝叶斯估计理论的改进粒子图像测速算法。实验结果表明改进后的粒子图像测速更适用于超声图像环境。 第二，由于前述流场提取中包含了一定数量的误矢量，对后续指标评价等计算产生了误差，需要进一步的修正，因此进行了时空域流场修正技术研究。论文先是研究了基于Hessian核的单帧流场空域修正技术，接下来研究了基于三维各向异性扩散理论的时空域联合流场修正技术，该充分利用了时域中存在的大量冗余信息于流场序列的修正。模拟图像、模拟流场以及真实图像三个方面的实验结果充分证实了流场修正算法的有效性。 第三，本论文的最终目的在于协助医生诊断病情，因此需要有简明易懂的定量评价指标帮助医生判断，因此本论文研究了左心室功能定量指标评价，从左心室血流和左心室心肌运动两方面开展了左室功能评价工作。具体包括基于流场序列频率能量分布的定量评价、基于流场微分计算的定量评价，以及左室心肌运动定量评价。之后，基于统计特性分析了本章计算的流场指标与医生经验指标的相关性，统计分析证明，本文给出的指标能够对医生诊断起到协助作用。
【关键词】：医学超声造影图像 粒子图像测速 三维各向异性扩散 左心功能定量评价
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R310;TP391.41
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 论文研究的来源和背景9-10
• 1.2 论文研究的目的与意义10
• 1.3 超声造影心动图流场信息提取技术发展现状10-17
• 1.3.1 粒子图像测速技术发展现状10-13
• 1.3.2 流场修正技术发展现状13-15
• 1.3.3 左心室功能定量分析评价发展现状15-17
• 1.4 论文主要内容和结构安排17-19
• 第2章 单帧超声造影心动图流场提取19-35
• 2.1 引言19
• 2.2 超声造影心动图流场提取图像预处理19-25
• 2.2.1 超声心动图像噪声模型研究19-20
• 2.2.2 ROI 区域分割20-25
• 2.3 粒子图像测速技术25-29
• 2.3.1 超声粒子图像测速技术25-27
• 2.3.2 超声粒子图像测速快速算法27-29
• 2.4 基于超声噪声模型的粒子图像测速技术改进29-31
• 2.5 实验结果31-33
• 2.5.1 不同诊断窗口尺寸对 PIV 结果影响的实验32
• 2.5.2 相似度度量算法改进对比实验32
• 2.5.3 真实超声图像流场提取实验32-33
• 2.6 小结33-35
• 第3章 时空域流场修正技术研究35-50
• 3.1 引言35
• 3.2 基于 HESSIAN 核的单帧流场空域修正35-37
• 3.3 时空域联合流场修正技术37-40
• 3.3.1 二维各向异性扩散技术37-39
• 3.3.2 三维各向异性扩散技术39-40
• 3.4 实验结果40-49
• 3.4.1 模拟超声图像实验40-44
• 3.4.2 模拟流场修正实验44-46
• 3.4.3 真实超声图像流场修正实验46-49
• 3.5 小结49-50
• 第4章 左心室功能定量评价50-71
• 4.1 引言50
• 4.2 心脏功能评价流程50-53
• 4.3 左心腔室血流定量评价53-57
• 4.3.1 基于序列频率能量分布的定量评价53-55
• 4.3.2 基于流场微分计算的定量评价55-57
• 4.4 左室心肌运动定量评价57-62
• 4.4.1 左心室短轴超声图像仿真57-59
• 4.4.2 左室心肌运动定量评价59-61
• 4.4.3 真实超声短轴心肌图像序列评价61-62
• 4.5 经验指标与流场指标的相关性分析62-69
• 4.5.1 变量相关性分析的基本概念62-63
• 4.5.2 指标相关性分析63-69
• 4.6 小结69-71
• 结论71-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文77-79
• 致谢79

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