超声心脏电生理学的应用基础研究

本研究得到国家自然科学基金、四川省重点科学技术研究项目和卫生部优秀青年科技人才专项科研基金的资助。 1.研究目的与主要内容研究目的:通过建立心腔内超声心脏希氏束检测、定位和导航技术和方法,实现真正的生理性心脏希氏束直接靶点起搏治疗。采用心腔内超声、组织多普勒显像、人工电刺激技术、新型起搏电极和引导鞘管进行以下内容的应用基础研究。(1)     

基于平均曲率流活动轮廓模型的超声医学图像边缘提取

目的 改进外部力场以提高梯度矢量流(gradient vector flow, GVF)活动轮廓模型在超声斑点噪声环境下的边缘提取的稳定性和准确性.方法 用角点判断函数和梯度控制函数调节平均曲率流(mean curvature vector flow, MCVF)扩散和各向异性扩散程度,生成新的外部力场,引导活动轮廓模型实现边缘提取.结果 通过二值加噪图像和心脏超声图像的实验,验证了该方法的捕捉范围和处理噪声方面优于GVF.结论 本文提出的边缘提取结果在超声医学图像方面鲁棒性强、初始化范围大、弱化噪声,同时能够保留边界以及尖角点,是适用于超声医学图像边缘提取的方法.     

基于图像分析的骨髓间充质干细胞活性评价方法

细胞培养是一种体外研究活组织和活细胞的常用方法之一,而体外培养细胞的活性评价在体外细胞培养的研究中非常重要。现阶段主要使用医学和生物学的手段对细胞进行活性检测,不仅成本高,处理麻烦,且每次检测都会损失大量的细胞。本文提出了一种基于图像处理与分析方法的评价方法,在不破坏细胞的情况下获取活体细胞图像,通过对图像进行预处理和阈值化分割提取出生长晕,对其面积进行统计分析评价细胞的活性。对骨髓间充质干细胞的试验结果表明本文评价方法是准确有效的,能够大大降低细胞活性评价的成本,克服了传统评价方法破坏细胞的缺点。     

二尖瓣反流的超声多普勒模拟显像

目的模拟二尖瓣反流的超声Doppler成像。方法据圆形轴对称自由紊动射流模型,利用超声成像模拟软件FieldⅡ模拟简化的二尖瓣反流的三种情况:①完全正向射流;②中心为正向射流,边缘为负向反流;③上半部分为正向射流,下半部分为负向反流。获得不同情况下的RF信号,然后采用脉冲多普勒方法估计血流速度,并对RF信号进行经典谱分析。结果得到了三种情况不同成像角度的RF信号,并估计出血流速度,获得彩色多普勒显像以及RF信号的频谱图。随着超声波束与血流角度的减小,检测到速度增加。结论模拟结果表明不同情况的血流都得到了很好的成像模拟,对于临床二尖瓣反流评价具有一定的指导意义。     

利用零差K分布模型参数识别乳腺肿瘤

目的探讨利用零差K分布模型进行超声组织定征的临床价值。方法利用零差K分布模型参数对恶性、良性乳腺肿瘤进行分析。首先,从43例乳腺肿瘤(包含乳腺纤维瘤以及乳腺浸润性导管癌)病例图像中选取出感兴趣区域进行分析。然后计算良性、恶性乳腺肿瘤区域的零差K分布标准化参数值βnorm,比较良性、恶性乳腺肿瘤所提取的βnorm值的差异。结果良恶性肿瘤的βnorm值存在显著差异。结论利用零差K分布模型的参数能有效地区分良性、恶性乳腺肿瘤,具有临床应用价值。     

基于重构形态学算法的超声心脏图像自动分割

目的通过抑制超声医学图像本身固有的斑纹噪声,改进超声图像分割的算法,使得超声分割的结果更加准确。方法采用基于重构形态学的分割算法,先对超声目标图像进行重构开运算与闭运算,再对开闭结果进行top-hat运算,提取出相应亮度或暗度特征,最后找出亮暗度特征的边界实现全自动分割。结果利用本文方法对超声心脏图象进行自动分割,结果图象中没有因噪声而产生的伪边界,能够准确反映心脏各腔的真实情况。结论本文方法能够实现对超声心脏图象各腔边界的完整提取,分割边界具有很好的连续性。此外,本文方法也可以对目标的明或暗特征单独提取,从而减小时间复杂度,并提高分割图象的准确性。     

旋转扫描超声心脏图像的中轴匹配与图像插值

研究旋转扫描超声医学图像多维重建中图像中轴匹配方法和插值算法。首先 ,根据图像中轴的特征点分析其时域曲线 ,实现中轴的轴向匹配 ;相似矩阵用来寻找两幅图像中轴附近匹配的像素线。自相关函数和 Fouri-er谱用来对图像中轴的匹配进行评价。其次 ,针对旋转扫描原始图像空间分布的特殊性 ,提出了分区插值法。实验结果表明 :我们提出的图像中轴匹配方法切实可行 ,插值算法快速、精确 ,基于匹配的插值算法可大大改善重建质量     

基于精确直方图规格化的医学超声图像增强

目的探求一种改进的精确直方图规格化方法,提高医学超声图像的对比度。方法针对医学超声图像的特点,引入一个有效的分割点,将原始图像分割为背景和前景区域,只对前景区域进行增强。结果本文方法将局部灰度拉伸到一个较大的动态范围,提高了对比度,抑制了医学超声图像背景过增强,保留了图像的细节信息。结论本文在增强图像对比度的同时能够有效地保留图像细节,是一种有效的对比度增强方法。