基于中智相似积分算法心肌超声造影系统自动定量分析缺血再灌注大鼠存活心肌

目的 观察基于中智相似积分（NSS）算法的心肌超声造影（MCE）分析系统自动定量评估缺血再灌注大鼠存活心肌的准确性。方法 将12只SD大鼠制成心肌缺血再灌注（I/R）模型，随机分为缺血30 min再灌注组（I/R-30组）及缺血45 min再灌注组（I/R-45组），每组6只。分别于术前、阻断即刻、再灌注后7、14及28天行MCE，获取左心室短轴（乳头肌水平）切面图像，采用MCE-NSS系统自动勾勒心内膜及心外膜边界，并将心肌均分为18个节段，获得各心肌节段室壁增厚率（WT）及标化造影剂灌注强度（CI）值。阻断即刻将室壁收缩运动减弱或消失节段（WT<0.3）定义为危险节段；再灌注后危险节段划分为3个区域：WT<0.3且CI<-54 Pix为危险中央区，WT<0.3且CI>-54Pix为危险周边区，WT>0.3且CI>-54Pix为危险恢复区；观察阻断即刻及术后7、14、28天危险中央区、周边区和恢复区面积变化情况。术后28天取大鼠心脏行Masson染色及免疫组织化学检查，计算梗死面积和微血管密度（MVD），分析其与MCE-NSS系统测得梗死面积的相关性。结果 ①危险节段各区域面积变化：术后7、14和28天，2组危险中央区面积百分比变化与阻断即刻变化无明显差异（P均>0.05），而危险周边区面积逐渐减小（P均<0.01），危险恢复区面积逐渐增加（P均<0.01）；I/R-45组危险中央区面积各时间点均大于I/R-30组（P均<0.01），2组危险周边区和危险恢复区面积差异均无统计学意义（P均>0.05）。②与病理结果比较：危险中央区面积与Masson染色测得梗死面积呈正相关（r=0.81，P<0.01），危险周边区CI值与免疫组织化学测得MVD呈正相关（r=0.86，P<0.01）。结论 新型MCE-NSS系统可评估大鼠心肌I/R后左心室局部收缩功能及微循环情况，并能识别存活心肌。     

40001/一种基于EPSO聚类算法的心肌超声造影分析系统

背景：心肌超声造影已成为评价心肌微灌注有效的影像学方法之一,但目前心肌超声造影图像的分析判断多采用目测法或手动描记感兴趣区域,很大程度上依赖观察者的经验,缺乏客观定量分析方法。 目的：探讨新型心肌超声造影图像定量分析系统评价心肌灌注的可行性。 方法：采集家兔心肌超声造影图像,应用基于淘汰粒子群优化聚类(EPSO)算法的计算机图像定量分析系统对造影图像进行自动处理,获得心肌灌注定量参数。 结果与结论：①图像识别软件自动识别心内膜与心外膜,确定心肌区域。②自动将心肌区域分割为相等的6个区。③自动标记各节段心肌的标化对比剂密度值。④以标化对比剂密度值为依据行彩色编码,获得彩色编码面积百分比。⑤自动生成心肌节段灌注分布直方图。基于淘汰粒子群优化聚类算法的心肌超声图像分析软件,在定量评价心肌微灌注和识别灌注异常方面具有较好的可行性和较高的应用价值。 关键词：超声心动描记术;心肌超声造影;图像处理,计算机辅助;心肌灌注;数字化医学     

计算机辅助心肌造影负荷超声定量评价心肌灌注及局部收缩功能

目的 探讨计算机辅助心肌造影负荷超声(MCSE)定量评价心肌灌注和局部收缩功能的应用价值.方法 采用急性阻断再灌注左室支建立兔模型,根据阻断和再灌注时间分为两组:阻断30 min后再灌注60 min(Ⅰ组)和阻断120 min后再灌注60 min(Ⅱ组).分别在基础状态、阻断、再灌注和多巴酚丁胺负荷(5、10、15和20 μg·kg-1·min-1)行心肌造影超声心动图,造影图像经自制计算机辅助软件处理后,自动标出每个节段的标化造影剂密度(CI),根据标化CI值,彩色编码标记为:0～ -20像素(pix)黄色、-21～ -40 pix蓝色、-41～ -70 pix绿色以及＜-70 pix红色.分别计算出阻断时和再灌注后红色编码区面积,并与荧光微球染色和氯化三苯基四氮唑染色面积对照分析.同时测量各阶段危险心肌的收缩期室壁增厚率(WT).结果 (1)阻断时,危险心肌的WT降到零点或呈负值,CI明显低于基础状态,红色编码区面积与荧光染色危险心肌面积呈正相关(r=0.91,P＜0.01).(2)再灌注和多巴酚丁胺5μg·kg-1·min-1后,各组危险心肌的WT和标化CI仍减低.以标化CI-70 pix为截断值,识别梗死节段的敏感性为95%,特异性为87%.红色编码面积与氯化三苯基四氮唑染色梗死心肌面积呈正相关(r=0.89,P＜0.01).(3)随着多巴酚丁胺剂量的增加,Ⅰ组的标化CI恢复至基础状态,WT逐渐增加超过基础水平,但Ⅱ组仍保持较低水平.结论 计算机辅助心肌造影负荷超声可以定量评价心肌灌注和局部收缩功能,是识别顿抑和梗死心肌安全可行的方法.     

实验性顿抑心肌微灌注及局部功能与细胞凋亡的关系

目的 评价计算机辅助心肌造影(MCE)对顿抑心肌微灌注定量研究的可行性,探讨顿抑心肌的微灌注及局部功能与细胞凋亡的关系.方法 根据阻断和再灌注冠脉时间不同,将家兔分为三组:阻断15 min再灌注30 min(Ⅰ组)、阻断30 min再灌注60 min(Ⅱ组)和阻断120 min再灌注60 min(Ⅲ组).于冠脉阻断时和再灌注后行MCE,造影图像经自制计算机辅助软件处理后,自动得出每个节段的标化造影剂密度(CI);对危险心肌的室壁增厚率(WT)进行计算;应用末端脱氧核糖核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端标记法(TUNEL)检测心肌细胞凋亡情况,并计算凋亡指数(AI).结果 ①阻断时,各组危险心肌的WT均降至零点或呈负值,且标化CI值均明显减低,与基础状态比较差异有统计学意义(P＜0.01).再灌注后,各组危险心肌的WT均明显低于基础状态;而Ⅰ组和Ⅱ组危险心肌标化CI值比阻断时增高(P＜0.01),与基础状态时相比仍减低(P＜0.01),Ⅲ组危险心肌标化CI值与阻断时相比无明显差别(P＞0.05).②各组危险心肌的AI分别为(13.70±5.48)%、(36.25±5.55)%和(62.06±6.70)%,组间比较差异均有统计学意义(P＜0.05或P＜0.01;危险心肌WT和标化CI与AI均呈负相关(r=-0.87和r=-0.77,P＜0.05).结论 计算机辅助心肌造影可定量评估心肌微灌注,短时间缺血再灌注不会引起心肌坏死,但会导致心肌细胞发生凋亡,出现心肌顿抑现象,长时间缺血后,即使给予充足的再灌注,也会导致凋亡和坏死同时发生.

Abstract：

Objective To evaluate a new computer-aided technique applicable for myocardial contrast echocardiography(MCE) to quantitate automatically calibrated myocardial contrast intensity(CD and to test the feasibility of calibrated CI in assessing myocardial perfusion. To analyze the relationship on myocardial perfusion,regional contractile function and cell apoptosis in stunned myocardium. Methods According to coronary occlusion and reperfusion at different times, rabbits were divided into three groups: 15 min occlusion/30min reperfusion (group Ⅰ ),30 min occlusion / 60min reperfusion (group Ⅱ ) and 120 min occlusion / 60min reperfusion (group Ⅲ ). MCE was performed on all rabbits at baseline,occlusion and after reperfusion,and its images were analyzed by a new computer-aided technique. Myocardial calibrated CI of each segment was measured automatically by software. Percentage wall thickening (WT) of each risk segment at each stage were also measured by echocardiography. The apoptotic index(AI) in regional left myocardial dysfunction was calculated by terminal deoxynucleotidyl transferease-mediated biotinylated deoxyuridine triphosphate nick end labeling(TUNEL ). Results (1) During occlusion, WT in the areas at risk decreased to zero or negative and the calibrated CI values were significantly lower than those at baseline ( P ＜0.01 ). After reperfusion, WT in all risk segment remained depressed, but calibrated CI significantly improved in group Ⅰ and Ⅱ while those remained unchanged in group Ⅲ. (2)AI in risk myocytes were (13. 70 ± 5.48 ) %, (36.25 ± 5.55 ) % and ( 62.06 ± 6. 70 ) %, respectively, both statistically significant difference between the two groups ( P ＜0.05 or P ＜ 0.01 ). AI were negatively correlated to WT and calibrated CI ( r = - 0. 87 and r = - 0. 77, P ＜0.05). Conclusions MCE with computer-aided technique can assess quantitatively myocardial perfusion and regional contractile function. Short-term ischemiareperfusion does not cause myocardial necrosis, but it will lead to myocardial cell apoptosis and the phenomenon of myocardial stunning. Prolonged ischemia, even if given sufficient reperfusion, can lead to apoptosis and necrosis simultaneously.     

一种基于淘汰粒子群优化聚类算法的心肌超声造影分析系统

背景:心肌超声造影已成为评价心肌微灌注有效的影像学方法之一,但目前心肌超声造影图像的分析判断多采用目测法或手动描记感兴趣区域,很大程度上依赖观察者的经验,缺乏客观定量分析方法.目的:探讨新型心肌超声造影图像定量分析系统评价心肌灌注的可行性.方法;采集家兔心肌超声造影图像,应用基于淘汰粒子群优化聚类(EPSO)算法的计算机图像定量分析系统对造影图像进行自动处理,获得心肌灌注定量参数.结果与结论:①图像识别软件自动识别心内膜与心外膜,确定心肌区域.②自动将心肌区域分割为相等的6个区.③自动标记各节段心肌的标化对比剂密度值.④以标化对比剂密度值为依据行彩色编码,获得彩色编码面积百分比.⑤自动生成心肌节段灌注分布直方图.基于淘汰粒子群优化聚类算法的心肌超声图像分析软件,在定量评价心肌微灌注和识别灌注异常方面具有较好的可行性和较高的应用价值.     

应用去噪后增强算法辅助乳腺肿块的超声诊断研究

目的探讨超声图像去噪后增强算法对乳腺肿块良恶性检测与分类的价值。方法选用211例603幅乳腺肿块超声图片(良性109例,恶性102例)进行去噪后增强处理,以手术病理结果作为金标准,对乳腺肿块原始图片和处理后图片进行分析,来区分乳腺肿块的良、恶性。利用ROC曲线下面积表现去噪后增强前后的诊断性能,计算超声诊断的准确率。结果通过去噪后增强算法处理后,使腺体和周围组织能分离,突出了腺体和病灶的部位,细节显示更加清晰,超声与病理诊断的各项指标符合率明显提高,准确率提高至92.73%,原片与处理后图片ROC曲线下面积二者之间差异有显著性统计学意义(P0.001)。结论新的超声图像去噪后增强算法可明显地改善了图像质量,提高了乳腺肿块的正确诊断率。     

计算机辅助心肌超声造影定量评价心肌灌注的实验研究

目的 探讨计算机辅助心肌超声造影(MCE)定量评价心肌灌注的应用价值.方法 根据阻断和再灌注冠状动脉时间不同,将家兔分为两组:阻断30 min再灌注60 min(I组)和阻断120 min再灌注60 min(Ⅱ组).于冠状动脉阻断时和再灌注后行MCE,造影图像经自制计算机辅助软件处理后,自动得出每个节段的标化造影剂密度(CI),并对心肌灌注进行彩色编码.根据心肌灌注缺损(MPD)和异常的彩色编码区分别计算出危险心肌和梗死心肌面积,并分别与荧光微球染色和氯化三苯基四氮唑染色(TTC)结果对照分析.结果 再灌注后,I组和Ⅱ组的危险节段心肌CI值均较非危险节段减低(P＜0.01),标化后,仅Ⅱ组危险节段的标化C1值比非危险节段明显减低(P＜0.01),而I组危险节段的标化CI值与非危险节段间无明显差异.以标化CI为-70像素为截断值,识别梗死节段的敏感性为95%,特异性为87%.阻断冠状动脉时,MPD和异常彩色编码测量的危险心肌面积与荧光染色呈正相关(r=0.84,P=0.003和r=(0.91,P＜O.001);再灌注时,MPD和异常彩色编码测量的梗死心肌面积与TTC结果呈正相关(r=0.75,P＜0.001和r=0.89,P＜0.001).结论 计算机辅助MCE可以定量评估心肌灌注,识别危险和梗死心肌区域.     

自制心肌超声造影定量分析软件的设计与评价

目的评价自制心肌超声造影(MCE)图像定量分析软件对心肌灌注研究的可行性。方法根据阻断和再灌注冠状动脉时间不同,家兔被分为两组:阻断15min再灌注30min(Ⅰ组)和阻断120min再灌注60min(Ⅱ组)。分别于基础状态、冠状动脉阻断时和再灌注后行MCE,应用基于淘汰粒子群优化(EPSO)聚类算法的自制计算机图像定量分析软件对造影图像进行自动处理,获得多个心肌灌注定量参数。结果 (1)阻断时,Ⅰ组与Ⅱ组危险心肌的标化CI值均明显减低,与基础状态比较差异有统计学意义(t=5.104和t=4.327,P0.01)。再灌注后,Ⅰ组危险心肌标化CI值比阻断时增高(t=2.933,P0.01),与基础状态时相比仍减低(t=2.653,P0.01),Ⅱ组危险心肌标化CI值与阻断时相比差异无统计学意义(P0.05);(2)Ⅱ组危险心肌红色编码区和TTC中梗死心肌面积分别为(21.4±12.3)%和(18.0±9.5)%,且与TTC结果呈正相关(r=0.89,P0.01);(3)阻断时,危险心肌节段直方图呈偏态分布,再灌注后,Ⅰ组危险心肌基本恢复至正态分布,而Ⅱ组危险心肌仍呈偏态分布。结论基于淘汰粒子群优化聚类算法的心肌超声图像分析软件在定量评价心肌微灌注和识别灌注异常方面具有较好的可行性和较高的应用价值。     

应用去噪算法的乳腺肿块超声辅助诊断研究

目的 探讨基于二维均匀性直方图和方向均值滤波的去噪算法对超声图像乳腺肿块的检测与分类的价值.方法 对115例乳腺肿块患者(59例良性和56例恶性)共349个肿块进行超声检查,采用新的去噪算法,对超声图像进行去噪处理,采用双盲法评估,由ROC曲线下面积得出此法的特异性和敏感性.结果 乳腺肿块的超声诊断结果及病理诊断结果符合率明显提高,从原片的61例提高到去噪后图片的81例.当假阳性率为0.356时,去噪后图片的敏感性从87.5%提高至98.2%,ROC曲线下面积从0.843增加到0.955.结论 新的超声图像去噪算法明显地改善了图像质量,提高了乳腺肿块的正确诊断率,减低误诊率,有利于计算机辅助自动识别及分类乳腺肿块.     

心肌超声造影结合计算机灰阶分析技术对兔心肌灌注的研究

目的探讨心肌超声造影（MCE）联合计算机灰阶分析技术定量评价心肌灌注的应用价值。方法30只兔根据阻断和再灌注冠状动脉左室支时间不同分为两组：阻断30 min再灌注60 min（Ⅰ组）和阻断120 min再灌注60 min（Ⅱ组）。于阻断时和再灌注后行MCE,造影图像经自制计算机辅助灰阶分析软件处理后,自动得出每个节段心肌的标化灰阶造影剂密度（CI）,并对心肌灌注进行彩色编码。根据心肌灌注缺损（MPD）和异常的彩色编码区分别计算出危险心肌和梗死心肌面积,分别与荧光微球染色和氯化三苯基四氮唑染色（TTC）结果对照分析。结果再灌注后,Ⅱ组危险节段的标化CI值比非危险节段明显减低（P〈0.01）,而Ⅰ组危险节段的标化CI值与非危险节段间无明显差异。以标化灰阶CI为-70 pix为截断值,识别梗死节段的敏感性为95%,特异性87%。阻断时,MPD和异常彩色编码测量的危险心肌面积与荧光染色呈正相关（r=0.84,P=0.003和r=0.91,P〈0.001）;再灌注时,MPD和异常彩色编码测量的梗死心肌面积与TTC结果呈正相关（r=0.75,P〈0.001和r=0.89,P〈0.001）。结论心肌超声造影联合计算机灰阶分析技术可以定量评估心肌灌注,识别危险和梗死心肌区域。