Автореферат (1149677), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Здесьможно выделить статьи Chang L.T., Barlett M.L., Srimvasan G, Harel F., Finnerty V.,Shen M.Y.H, Liu Y-H., Котиной Е.Д. В данной работе сделано обобщение моделей иалгоритмов,предложенаобщаясхемаобработкиисследованийтомовентрикулографии сердца и перфузионной сцинтиграфии миокарда, реализованытрехмерная модель и алгоритмы оконтуривания не только левого, но и, имеющегоболее сложную геометрическую форму, правого желудочка сердца.В §2.1 предложен общий алгоритм обработки радионуклидныхкардиологических исследований. Радионуклидные кардиологические исследованияпозволяютполучатьинформациюотрехмерномраспределениирадиофармацевтического препарата (РФП) в различные временные интервалы«представительного»сердечногоцикла.Результатомтомографическойреконструкции является последовательностьтрехмерных массивов, которыесоответствуют N интервалам «представительного» сердечного циклаP H 1(i, j , k ), P H 2 (i, j , k ),..., P H N (i, j , k ) ,0  i  w, 0  j  h, 0  k  d ,где w, h и d — это размеры массивов.Полученные в ходе реконструкции массивы P H s , s  1, N используются вматематическом и компьютерном моделировании для получения диагностическизначимой информации, характерной для рассматриваемых кардиологическихисследований.На рис.

1 изображена схема общего алгоритма обработки радионуклидныхкардиологических исследований.Выделяются следующие этапы обработки радионуклидных исследованийсердца:1. построение трехмерного фазового массива Φ(i,j,k) на основе массиваP H s , s  1, N .ФазовыймассивΦ характеризуетсинхронность вступлениясокращение различных отделов сердца;2. построение контуров левого и правого желудочков сердца;3. построение полярных диаграмм (диаграмм «бычий глаз»);6в4.

фазовый анализ, включающий в себя построение фазовых полярныхдиаграмм и соответствующих фазовых гистограмм;5. построение кривой изменения объема желудочка и кривой скоростиизменения объема желудочка;6. вычисление диагностических параметров;7. построение трехмерных изображений правого и левого желудочков сердца.Рис. 1 Алгоритм обработки радионуклидных кардиологических исследованийСхема процесса обработки данных является общей для исследованийтомовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфии миокарда.Основные отличия, заключающиеся в алгоритмах построения контуров,параметрических изображений и вычисления диагностически значимых параметроврассмотрены в последующих параграфах работы.Ключевым этапом в обработке радионуклидных исследований сердца являетсяпостроение контуров левого и правого желудочков сердца. В §2.2 представленаматематическая модель правого и левого желудочков сердца и алгоритм ихоконтуривания для исследования томовентрикулографии сердца.Преимуществами предлагаемой в работе модели оконтуривания левого иправого желудочков сердца являются:сужение границ исходных объемов с использованием фазового массива;возможность изменения начальных границ желудочка;автоматическое отделение левого желудочка от правого на основеиспользования профильной кривой.В работе правый и левый желудочки сердца моделируются с помощьюповерхностей Sl , l  1, N , которые строятся на основе куполообразной сетки.7Верхушка купола рассматривается в полусферической системе координат, аоснование в цилиндрической системе координат.

Построение сетки включает в себяопределение параметров: Nt — количество лучей в поперечной проекции; ht — шагугла для лучей в поперечной проекции; Nls — количество лучей в верхушке; hls — шагугла для лучей в верхушке; Nlc — количество лучей в основании; hlc — шаг угла длялучей в основании; Nl — количество лучей в произвольной продольной проекции; C— центральная точка сетки, через которую проходит плоскость отделяющаяоснование сетки от верхушки; Rmax — максимальный радиус на сетке; Rmin —минимальный радиус на сетке; hrad — шаг радиуса.Поверхности желудочков S l , l  1, N , соответствующие «представительному»сердечному циклу, представляют собой двумерные массивы Nt  Nl .

На основеповерхностей S l , l  1, N с использованием алгоритма marching cubes строятсятрехмерные изображения правого и левого желудочков сердца.В §2.3 приведены математическая модель миокарда (сердечной мышцы) левогои правого желудочков сердца и алгоритм построения контуров миокарда желудочковдля исследования перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной сЭКГ.Математические модели и алгоритмы оконтуривания миокарда левогожелудочка сердца представлены в работах Germano G., Kiat H., Kavanagh P.B., AfsharM., Berman D.S., Ficaro E.P., Prasad M., Slomka P.J.

В данных статьях строитсясрединная поверхность миокарда, а затем эндокардиальная и эпикардиальнаяповерхности желудочка. В диссертационной работе развивается данный подход сиспользованием фазового и амплитудного изображений сердца для начальногосужения области. Также для выделения правого желудочка сердца проводятсядополнительные построения с учетом его формы и расположения.Приведем здесь краткое описание модели.1.Миокард правого и левого желудочка сердца моделируется с помощьювнешней SlO , l  1, N и внутренней S lI , l  1, N поверхностей.2.Сужение трехмерных областей, задаваемых массивами P H s , s  1, N ,производится с использованием фазового и амплитудного массивов, построенных наоснове вейвлет – анализа.

Элементы фазового объема Φ(i,j,k) и амплитудного объемаА(i,j,k) вычисляются по формулам(i, j, k ) b (i, j, k )180arctg ( JK),a JK (i, j, k )8A(i, j, k )  a 2 (i, j, k )  b2 (i, j, k ) .JKJKКоэффициенты разложения aJK и bJK для вейвлета Морле вычисляются по формуламNa JK (i, j , k )   PsH (i, j , k )  2  j / 2 exp( (2  J( s  1) K )2( s  1)N) sin( 2 (2  J K )) ,2N(2  J( s  1) K )2( s  1)N) cos(2 (2  J K )) ,2Ns 1NbJK (i, j , k )   PsH (i, j , k )  2  j / 2 exp( s 1где J и K – это параметры масштаба и сдвига, соответствующие рассматриваемомувейвлету.сужения границ, из массивов P H s , s  1, N получаем~последовательность массивов Ps , s  1, N , соответствующих миокарду желудочка.В3.(рис. 2).результатеСтроится координатная сетка для правого и левого желудочков сердцаРис. 2 Сетка правого и левого желудочков сердцаНа основе сетки строятся массивы Ps* , s  1, N : P * (i, j , k )S*Ps (i, j , k )   *s PC s (i, j , k ), j  N ls, j  N ls, i  1, N t , j  1, N l , k  Rmin , Rmax .где PS*s соответствует сферической части, а PC*s , s  1, N – цилиндрической.

МассивыPS*s и PC*s , s  1, N вычисляются по следующим формулам:~ ~ ~ ~PS*s (i, j, k )  Ps ( i , j , k ), s  1, N ,~ ~i  ic  k  cos(hls ( Nls  j  1))  cos(ht  i),~ ~j  jc  k  sin(hls ( Nls  j  1)),~ ~k  k c  k  cos(hls ( N ls  j  1))  sin( ht  i)),9~ ~~ ~Pс*s (i, j, k )  Ps ( i , j , k ), s  1, N ,~ ~i  ic  k  cos(ht  i),~ ~j  jc  ( j  Nls  1)  hls ,~ ~k  kc  k  cos(ht  i)),~ ~ ~где ( ic , jc , k c ) — это центральная точка сетки.4.Построение контуров миокарда левого и правого желудочков сердца.

Наоснове итерационного метода определяются центральные поверхности миокардажелудочка SlС , l  1, N :SlC (i, j )  r , i  1, N t , j  1, N l , l  1, N ,где r — это радиус сетки, при котором элемент массива Pl (i, j , r ) принимаетмаксимальное значение вдоль соответствующего луча.Для определения внутренних S lI , l  1, N и внешних SlO , l  1, N поверхностеймиокарда желудочка используется пороговый метод.Если Tl , l  1, N — это последовательность некоторых пороговых значений,тогда внешние поверхности SlO , l  1, N могут быть вычисляются по формулеS lO (i, j )  r O , i  1, N t , j  1, N l , l  1, N ,где rO — это радиус сетки, при котором значение массива Pl (i, j , r O ) меньше порогаTl. Параметр rO варьируется от S lC (i, j ) до 2  Rmax c шагом равным hrad.Внутренние поверхности миокарда желудочка S lI , l  1, N вычисляются последующей формуле:S lI (i, j )  r I , i  1, N t , j  1, N l , l  1, N ,где rI — это радиус сетки, при котором справедливо выражениеPl (i, j, r I )  Tl , l  1, N .В данном случае параметр rI принимает значения от S lC (i, j ) до Rmin c шагом hrad.На рис.

3 изображена схема алгоритма оконтуривания миокарда правого илевого желудочков сердца10Рис. 3 Алгоритм оконтуривания миокарда левого и правого желудочков сердцаВ §§2.4-2.5 приведены формулы вычисления диагностических параметров ирассмотрено построение полярных диаграмм для томографических исследованийсердца.В третьей главе построены параметрические изображения для исследованийтомовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфии миокарда,синхронизированной с ЭКГ.Появление параметрических изображений в радионуклидной диагностикеотносится к 70-80-м годам XX в., они создавались с помощью простыхарифметических и более сложных математических операций (преобразование Фурье,Адамара и др.) и применялись для планарных исследований. Данные изображениянашли широкое применение при обработке данных равновесной вентрикулографиисердца (Berthout P., , Adam W.E., , Schad N., Bodenheimer M.M., Bassand J.P., BasharachS.L., Green M.V., Королев С.В., Назаренко С.И.) (1977-1986 гг).

Характеристики

Список файлов диссертации