[發明專利]一種基于卷積神經網絡的心臟電功能成像方法

在審

• 申請號: 201710508307.6
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107260159A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 蔣明峰;賀高;吳龍;鄭鈞褒;楊曉城
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: A61B5/0402
• 分類號: A61B5/0402;A61B5/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 王琛

1.一種基于卷積神經網絡的心臟電功能成像方法，包括如下步驟：

(1)根據醫學影像儀器獲取的心臟與軀干的解剖幾何信息以及軀干容積導體的電磁特性，通過三角形網格化劃分建立人體的心臟-軀干模型；

(2)通過心臟表面源方法仿真計算得到一個興奮傳導周期的心外膜電位分布數據，并對其進行采樣得到多個心外膜電位分布樣本；

(3)將所述心外膜電位分布樣本逐個輸入至心臟-軀干模型中得到對應的體表電位分布樣本；

(4)利用所述體表電位分布樣本對卷積神經網絡進行訓練，得到能夠反問題重構出心外膜電位分布的回歸模型，并利用該回歸模型實現心臟電功能成像。

2.根據權利要求1所述的心臟電功能成像方法，其特征在于：所述步驟(1)中建立得到的心臟-軀干模型包含了心外膜電位與體表電位之間的傳遞矩陣，利用該傳遞矩陣即可通過心外膜電位正問題求解出體表電位。

3.根據權利要求1所述的心臟電功能成像方法，其特征在于：所述步驟(2)中根據心臟細胞的動作電位類型和興奮時序分布求解出心臟細胞的跨膜動作電位，基于封閉的心臟表面根據心臟表面源方法確定跨膜動作電位與心臟表面電位之間的關系，進而仿真計算得到整個心臟表面的心外膜電位分布數據。

4.根據權利要求1所述的心臟電功能成像方法，其特征在于：將所述步驟(3)中將得到的體表電位分布樣本分為訓練集和測試集，其中訓練集的體表電位分布樣本用于對卷積神經網絡進行訓練，測試集的體表電位分布樣本用于對訓練得到的回歸模型進行驗證微調。

5.根據權利要求4所述的心臟電功能成像方法，其特征在于：對所述訓練集中的體表電位分布樣本疊加隨機噪聲。

6.根據權利要求4所述的心臟電功能成像方法，其特征在于：所述步驟(4)中將訓練集中的體表電位分布樣本分成多個批次，成批輸入至卷積神經網絡中，以對應的心外膜電位分布樣本作為輸出真值，采用隨機梯度下降法對卷積神經網絡進行訓練從而確立得到能夠反問題重構出心外膜電位分布的回歸模型。

7.根據權利要求1所述的心臟電功能成像方法，其特征在于：所述卷積神經網絡采用包含卷積層和池化層的九層神經網絡結構。

8.根據權利要求1所述的心臟電功能成像方法，其特征在于：所述步驟(4)中對卷積神經網絡進行訓練的過程在GPU上實現。