实时三维超声心动图中二尖瓣提取与分析

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1、上海交通大学硕士学位论文实时三维超声心动图中二尖瓣提取与分析姓名：高艳申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统指导教师：杨新20070101摘要实时三维超声心动图中二尖瓣提取与分析摘要二尖瓣病变是心血管病中最常见的疾病之一。例如，二尖瓣关闭不全造成二尖瓣返流，将使心脏向人体脏器供血不足，直接威胁到人体的各项功能调节。随着医学的发展，对二尖瓣的修复与置换取得了很大进步，对二尖瓣返流严重程度的评价在二尖瓣疾病手术规划中显得尤为重要。目前，基于实时三维超声心动图多普勒成像的二尖瓣检查成为返流评价最重要的工具，它操作简便、无副作用。然而，临床上尚没有

2、一个准确的常规检查标准来评价二尖瓣返流的严重程度，大部分医生仍是根据彩色多普勒显示的返流面积，凭借经验或用半定量的方法判断返流的严重程度。本文研究实时三维超声心动图中二尖瓣的提取与可用于二尖瓣返流严重程度评价的若干参数测量与分析:首先，为能够观察到心脏三维实体内部结构并定位二尖瓣，采用三维纹理映射的直接体绘制方式实现动态立体心脏显示，实现心脏三维实体可视化。动态心脏三维可视化基础上，在一个心动周期内选择具有典型特征的帧，每帧3维体数据中采用人机交互方式在二尖瓣根部分别从长轴切片矢状方向和冠状方向选取约束点用于构造包含二尖瓣的柱状区域。该柱状区域

3、的构造方法为用一空间平面拟合不在同一个平面上的约束点，求出平面法线方向，并以此作为柱体方向，构造3D掩模板。之后，将3D柱状掩模板作为区域约束项加入测地活动轮廓模型，在levelset框架下分割提取二尖瓣。最后，本文研究在提取的二尖瓣基础上，自动量化二尖瓣几何参数：二尖瓣开口面积，瓣环面积等。通过对大量三维超声瓣膜进行实验，结果表明本研究算法能够取得良好的分割效果，准确提取三维心脏二尖瓣，在此基础上计算的二尖瓣几何参数在二尖瓣返流严重程度评价中具有一定临床应用价值。第I页摘要关键词：实时三维超声心动图，3D分割，测地活动轮廓模型，levelse

4、t，二尖瓣，量化参数第II页ABSTRACTEXTRACTIONANDANALYSISOFMITRALVALVEINREALTIME3DECHOCARDIOGRAPHYABSTRACTMitralvalvemalfunctionisoneofthemostcommondiseasesoftheheart.Mitralregurgitation(MR)isusuallytheresultofcloseimperfectofmitralvalve,andleadstobloodsupplyinsufficiency.Asthedevelopment

5、ofup-to-datemedicaltechniques,theratioofoperationsinvalvularrepairandvalvularreplacementhasmadegreatprogress.Quantitativeanalysisiscriticallyimportantinassessingthedegreeofmitralvalveregurgitationforsurgicalplanning.Echocardiographyisthemostfrequentlyusednon-invasivediagnost

6、ictoolforthevisualizationofintra-cardiacbloodflow.TheadventofcolorDopplerflowimagingsubstantiallyenhancedtheclinicaldiagnosisofheartofmitralregurgitationseverity.Accordingtothistechnique,manymitralregurgitationseverityevaluationmethodsweredevelopedimprovingtheaccuracyofmitra

7、lregurgitationdiagnosis.Althoughnumerousechocardiographytechniques,bothqualitativeandsemi-quantitative,havebeendeveloped，fewsingleprecisemethodisroutinelyusedasa“referencestandard”todeterminetheseverityofmitralregurgitation.Inthisthesis,themaintaskistheextractionandtheanalys

8、isofthemitralvalveintherealtimethree-dimensionalechocardiography:firstofall