[發(fā)明專利]一種心肌聲學造影圖像定量分析的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910020745.3
• 申請日: 2009-04-27
• 公開（公告）號: CN101536919A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設計）人: 孫豐榮;賈曉波;張明強;王曉婧
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00;A61B8/06
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司
• 代理人: 許德山

(一)技術領域

本發(fā)明涉及一種心肌聲學造影圖像定量分析的方法，尤其涉及一種基于光流場計算散斑跟蹤技術的心肌聲學造影圖像定量分析方法。

(二)背景技術

在心肌聲學造影(Myocardial?Contrast?Echocardiography，MCE)圖像定量分析的臨床應用中，人們經(jīng)由MCE時間-強度曲線得到某心肌節(jié)段的冠脈微循環(huán)血流動力學參數(shù)，如血容量、血流速度、血流量等供臨床醫(yī)師定量評價心肌灌注。MCE圖像定量分析的一般原理是：測量某心肌節(jié)段的所選擇感興趣(Region?of?Interest，ROI)區(qū)域的取樣點dB值。這里，ROI區(qū)域的中心稱作取樣點，ROI區(qū)域像素值的平均稱作取樣點dB值。國內外學者以往的研究都證明：超聲切面內的微泡濃度隨觸發(fā)時間延長呈指數(shù)上升，其變化規(guī)律可用Y＝A(1-e^-βX)(A＞0，β＞0)數(shù)學模型描述。模型中的參數(shù)A反映了心肌微血管的血容量，參數(shù)β反映了心肌微血管的血流速度，A·β則反映了心肌微血管的血流量。由所選擇ROI區(qū)域的取樣點dB值測量數(shù)據(jù)，采用非線性回歸分析方法，求解以上數(shù)學模型，便可獲得反映某心肌節(jié)段冠脈微循環(huán)各項臨床指標的MCE時間-強度曲線。上述MCE圖像定量分析的基本前提是：某心肌節(jié)段所選擇的ROI區(qū)域，在存儲的MCE圖像序列不同幀上，是完全相同的心肌區(qū)域。但在臨床實踐中，諸如超聲探頭位置或方位的細微變化、患者體動、心臟跳動、呼吸及其他臟器蠕動之類的因素是不可能完全避免的，致使MCE圖像序列存在較嚴重的幀間失準問題，并最終導致所選擇的ROI區(qū)域在MCE圖像序列不同幀上的位置發(fā)生“漂移”。若不考慮上述MCE圖像序列的幀間失準問題，換言之，若不跟蹤所選擇ROI區(qū)域在MCE圖像序列不同幀上的位置變化，MCE圖像的定量分析便會失去準確性與客觀性，分析結果的臨床有效性也難以保證。

據(jù)查，目前已投入臨床應用的MCE定量分析軟件，大致分為兩類。一類如孫豐榮、張明強等在《生物醫(yī)學工程學雜志》(心肌造影超聲心動圖定量分析軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，2005；一種新的基于MCE的心肌微循環(huán)定量分析系統(tǒng)的研制，2008)等學術刊物中報道的MCE圖像定量分析軟件系統(tǒng)。該類軟件在其MCE圖像定量分析中，某心肌節(jié)段所選擇的ROI區(qū)域，在MCE圖像序列不同幀上的位置是靜止不變的。即，該類軟件沒有考慮MCE圖像序列的幀間失準所導致的ROI區(qū)域在MCE圖像序列不同幀上的位置變化。顯然，應用該類軟件對MCE圖像進行定量分析，其準確性和臨床有效性有待商榷。另外的一類MCE定量分析軟件則采用手動或交互式處理方法以應對所選擇ROI區(qū)域在MCE圖像序列不同幀上的位置變化，比如GE公司的Vivid7型超聲設備，該設備在超聲序列圖像播放過程中，允許觀察者對所選擇ROI區(qū)域位置“漂移”比較明顯的幀手動改變所選擇ROI區(qū)域的位置，這種人工調整所選擇ROI區(qū)域位置的方法操作繁瑣、耗時，MCE圖像定量分析的準確性很大程度上取決于臨床醫(yī)師的經(jīng)驗和知識。另據(jù)查，目前為止，也有學者關注MCE圖像序列的幀間失準所導致的ROI區(qū)域在MCE圖像序列不同幀上的位置變化問題，如M.L.Lope博士(2003)在文章Improving?Myocardial?Contrast?EchocardiographyImages?Registration?byIncreasing?Images?Similarity中，綜合基于分割與基于像素屬性的圖像配準技術提出的一種半自動的MCE超聲序列圖像的彈性配準算法，該算法的配準精度和有效性取決于分割階段人工選擇的模板，無法實現(xiàn)配準過程的自動化，且計算效率和魯棒性不理想。

(三)發(fā)明內容

針對背景技術中所述的：(1)或者不考慮MCE圖像序列的幀間失準所導致的ROI區(qū)域在MCE圖像序列不同幀上的位置變化問題，致使分析結果的準確性和臨床有效性難以保證，(2)或者考慮該問題但依賴于人工調整，致使分析過程缺乏自動化、分析結果缺乏客觀性，(3)或者考慮該問題并采用序列圖像配準的解決問題思路，但方法大都準確性差、魯棒性低，本發(fā)明提出一種基于光流場計算散斑跟蹤技術的MCE圖像定量分析方法，該方法通過計算MCE圖像序列的光流場，進而獲得所選擇ROI區(qū)域的位移，通過位移準確定位所選擇ROI區(qū)域在MCE圖像序列每一幀中的位置，繼而由所選擇ROI區(qū)域的取樣點dB值測量數(shù)據(jù)，采用非線性回歸分析方法，求解相關數(shù)學模型并繪制MCE時間-強度曲線。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種基于光流場計算散斑跟蹤技術的MCE定量分析方法，步驟如下：

S1)確定光流計算中的能量方程