[发明专利]二维超声心动图序列中心肌形状、运动和变形分析方法

说明书

本发明提出了一种二维超声心动图序列中心肌形状、运动和变形分析方法，包括以下步骤：首先通过预处理单元对待分析的二维超声心动图序列进行预处理，从而获取心动周期心肌壁各点坐标，并将心肌壁各点在心动周期各时刻位置的方向于可视化单元上显示；之后心肌运动形态计算单元根据心动周期心肌壁各点坐标分别计算心肌形状、位移、速度以及纵向应变，从而直观地理解心脏力学，特别是心肌形态、运动和变形。本发明对心脏周期内每个时刻的图像进行分析，从而显示心脏运动过程中心肌形态、运动和变形情况，满足临床实践对实时性处理的要求，还能够有效规避临床上某些静止图像存在偶然性的风险，便于临床医生做出正确的判断。

技术领域

本发明涉及医学图像处理和智能健康管理领域，尤其是一种二维超声心动图序列中心肌形状、运动和变形分析方法。

背景技术

冠心病等心脏疾病是目前导致人类疾病死亡的主要原因之一，在心脏疾病的诊断和治疗过程中，医学影像技术发挥着重要作用。超声心动图具有无损伤性、安全、可靠等特点，广泛应用于临床上心脏病的诊断。通过二维超声心动图来研究心脏的运动，尤其是对左心室的研究，则是关注的中心。尽管可以直接从二维实时超声图像来观察心脏的运动，但对其诊断质量仍有可能进行较大的改善。由于实时观察基本属于定性的评价，依赖于操作者的经验和熟练程度，受观察者因素的制约甚多。近年来随着计算机相关技术的迅速发展以及图形图像技术的日渐成熟，医学图像处理技术对医学科研及临床实践的作用和影响日益增大，使临床医学对人体内部病变部位的观察更直接、更清晰，确认率也更高。

从研究情况来看，心脏超声图像分析技术主要分为基于像素点亮度和基于形状两种方式，前一种通过直接计算像素点的亮度变化来估计运动情况，如计算机视觉中的光流场计算等；后一种利用形变模型等方法来跟踪心脏图像中特征点的运动变化。光流理论要求图像序列中对应点的亮度应是恒定不变的，直接将传统方法运用到心脏超声图像分析上很难准确分析其运动情况；另一方面，光流较大的计算量也是一个需要解决的问题，以满足实时处理的要求。此外，物体的运动可以为图像分割提供比静止条件下更多的有用信息。心内(外)膜等运动轮廓的准确提取，对于心脏的三维重建、心腔体积的测量以及收缩过程中室壁的增厚判断都是非常重要的。国内外针对心脏图像的动态分割进行了深入研究，先后提出了活动轮廓模型、活动形体模型、活动外观模型和水平集四类方法。活动外观模型能够将图像的形状和纹理信息结合起来考虑，可以有效地提高跟踪的准确程度。统计模型的一个难点在于要求建立模型时各点之间有很好的匹配关系。

专利号为201310639848.4的发明专利《一种PET心脏图像中心肌轮廓分割方法和装置》，包括：对接收到的PET心脏图像进行粗分割，得到心肌区域的初始轮廓线；将水平集图像分割模型的函数描述中的曲线长度正则项中的导数阶数设置为分数阶；使用所述水平集图像分割模型和选取所述初始轮廓线上每一个像素点相邻的至少三个像素点对所述初始轮廓线进行曲线演化计算；将得到的曲线演化计算结果作为所述PET心脏图像中心肌区域的轮廓线。该方法存在的不足之处是：(1)PET心脏图像是一种三维图像，心脏周期内每一时刻需要处理的数据量都非常巨大，难以满足临床实践对实时性处理的要求。(2)利用PET心脏图像仅仅提取了心脏轮廓线，未解析心肌运动和变形信息，对完善临床诊断作用有限。

发明内容

本发明的目的在于提出一种二维超声心动图序列中心肌形状、运动和变形分析系统，以及通过该系统进行分析的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种二维超声心动图序列中心肌形状、运动和变形分析系统：

所述分析系统包括依次相连的预处理单元、心肌运动形态计算单元和可视化单元，以及与预处理单元相连的采集设备；

所述预处理单元与可视化单元相连；

所述采集设备用于采集二维超声心动图；