Диссертация (1149678), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

В указанном алгоритме миокарджелудочка ограничивается с помощью внешних S O l , l  1, N и внутреннихS I l , l  1, Nповерхностей,соответствующихразличныминтервалам«представительного» сердечного цикла.Также для указанных радионуклидных кардиологических исследований впараграфе 2.4 данной работы представлены формулы вычисления важныхдиагностических параметров, используемых врачом – диагностом.37На основе построенной последовательности поверхностей Sl , l  1, N дляисследования томовентрикулографии сердца и последовательности поверхностейS O l , l  1, N и S I l , l  1, N для исследования перфузионной томосцинтиграфиисердца строятся полярные диаграммы (диаграммы «бычий глаз»).

Построениеуказанных диаграмм представлено в параграфе 2.5 данной главы.§ 2.1 Алгоритм обработки радионуклидныхкардиологических исследованийВ данном параграфе предлагается общий алгоритм обработки такихрадионуклидных кардиологических исследований, как томовентрикулографиясердца и перфузионная томосцинтиграфия миокарда. Как уже отмечалось ранее,указанные исследования проводятся синхронизировано с сигналом внешнегоустройства — электрокардиографа (ЭКГ). Радионуклидные кардиологическиеисследования, синхронизированные с ЭКГ, позволяют получать информацию отрехмерномраспределении«представительного»РФПсердечноговразличныецикла.реконструкции является последовательностьвременныеРезультатоминтервалытомографическойтрехмерных матриц (объемов),которая соответствует 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 пространственные размеры получаемых матриц.В результате, полученные в ходе реконструкции трехмерные матрицыP H s , s  1, N используются для математического и компьютерного моделированиядляполучениядиагностическизначимойинформации,характернойдлярассматриваемых кардиологических исследований и представленной в пунктах1.4.1 и 1.4.2 первой главы.Рассмотрималгоритмобработкирадионуклидныхкардиологическихисследований [12, 13, 68].

Схема данного алгоритма представлена на рис. 5. Для38исследований томовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфиимиокарда рассматриваемая схема процесса обработки данных является общей.Основныеотличияпараметрическихзаключаютсяизображенийивалгоритмахвычисленияпостроенияконтуров,диагностическизначимыхпараметров.Рис. 5 Алгоритм обработки радионуклидных кардиологических исследованийПервымэтапомрассматриваемогоалгоритмаявляетсяпостроениетрехмерной матрицы (объема) фазового изображения Φ на основе трехмерныхматриц P H s , s  1, N . Фазовый объем Φ характеризует синхронность вступления всокращение различных отделов сердца.

Для построения фазового объема в работеиспользуется алгоритм, основанный наалгоритмпредставленвглавевейвлет – анализе. Указанный3даннойработы.Дляслучаятомовентрикулографии сердца построенный фазовый объем используется дляконтурнойсегментациижелудочковсердца,такжедляисследованияперфузионной томосцинтиграфии миокарда данный объем используется дляоконтуривания регионов, соответствующих миокарду желудочка.39Рассмотрим случай исследования томовентрикулографии сердца.

Послепостроения фазовой матрицы, следующим этапом является построение контуровлевого и правого желудочков сердца. Данный этап включает в себяматематическое моделирование желудочков сердца на основе построенияповерхностей Sl , l  1, N , характеризующих распределения РФП в желудочкесердца на протяжении «представительного» сердечного цикла.

Для построенияуказанных поверхностей используются объемы P H s , s  1, N и фазовый объем Φ.Алгоритм построения поверхностей Sl , l  1, N представлен в параграфе 2.2данной главы.Для исследования перфузионной томосцинтиграфии миокардадлямоделирования миокарда левого и правого желудочков сердца строятся внешниеS O l , l  1, NивнутренниеS I l , l  1, Nповерхности,характеризующиераспределение РФП в миокарде желудочка на протяжении «представительного»сердечного цикла. Алгоритм построения указанных поверхностей представлен впараграфе 2.3 данной главы.Следующимэтапомобработкирадионуклидныхкардиологическихисследований является построение полярных диаграмм (диаграмм «бычий глаз»).Дляисследованийтомовентрикулографиисердцаиперфузионнойтомосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ, строятся различныеполярные диаграммы.

Для исследования томовентрикулографии сердца на основеранее полученных поверхностей Sl , l  1, Nстроятся следующие полярныедиаграммы левого и правого желудочков сердца:1.диаграмма амплитудного изображения (движение стенок);2.диаграмма фракции выброса;3.диаграмма парадоксального изображения желудочка;4.диаграмма ударного объема.Алгоритм построения указанных полярных диаграмм представлен в главе 3данной работы. Для исследования перфузионной томосцинтиграфии миокарда,40синхронизированной с ЭКГ, на основе внутренних и внешних поверхностеймиокарда левого и правого желудочков сердца строятся следующие полярныедиаграммы:4.диаграммы перфузии, характеризующие суммарное, максимальное инормализованное накопление РФП в миокарде желудочка от внутреннейповерхности до внешней;5.диаграмма движения стенок;6.диаграмма систолического утолщения.Алгоритм построения полярных диаграмм для исследования перфузионнойтомосцинтиграфии миокарда представлен в параграфе 2.5 данной главы.Важным этапом алгоритма обработки радионуклидных кардиологическихисследований является фазовый анализ, который включает в себя построениефазовых полярных диаграмм и соответствующих фазовых гистограмм.

Также врамках фазового анализа в работе исследуется задача визуализации асинхрониижелудочка, которая решается путем построения параметрических изображений,характеризующих систолическую и диастолическую асинхронию. Для построениядиаграммы фазового изображения и диаграмм систолической и диастолическойасинхронии используется алгоритм, основанный на применении вейвлет –анализа. Указанные алгоритмы представлены в главе 3 данной работы.С помощью полученных ранее поверхностей вычисляются значенияобъемов левого и правого желудочков сердца в различные интервалы«представительного» сердечного цикла.

На основе указанных значений объемовжелудочка строятся кривая изменения объема желудочка и кривая скоростиизменения объема желудочка. Благодаря данным кривым и полученнымповерхностям вычисляются следующие диагностические параметры:1. конечный диастолический объем;2. конечный систолический объем;3. фракция объема;4. ударный объем;5. время максимального изгнания;416. время максимального наполнения;7. максимальная скорость изгнания;8. максимальная скорость наполнения;9. время изгнания;10. время наполнения;11. продолжительность сердечного цикла;12.

средняя скорость изгнания;13. средняя скорость наполнения;14. фракция изгнания (1/3 относительно ударного объема);15. фракция наполнения (1/3 относительно ударного объема);16. предсердный вклад (относительно ударного объема);17. индекс формы для момента конечной диастолы и систолы.Подробное описание данных параметров и формулы для их вычисления,представлены в параграфе 2.4 данной главы.Наосноверанееполученныхповерхностейстроятсятрехмерныеизображения с помощью алгоритма marching cubes [72]. Для исследованиятомовентрикулографиисердцастроятсятрехмерныеизображения,характеризующие распределение РФП в левом и правом желудочке сердца вмоментыконечнойдиастолыисистолы.Дляслучаяперфузионнойтомосцинтиграфии миокарда строятся трехмерные изображения перфузии,движения стенок и систолического утолщения, а также строятся фазовыетрехмерные изображения.§ 2.2 Математическая модель и алгоритмыоконтуривания желудочков сердца в задачах обработкиисследований томовентрикулографии сердцаОпределение диагностических параметров и объемов желудочков сердцаявляется важным клиническим инструментом для осуществления диагностики42пациентов с болезнями сердца.

Большое количество зарубежных статейпосвящено обработки данных томовентрикулографии сердца. Для обработкиданных томовентрикулографии сердца принято использовать геометрическийметод [45, 52, 61, 73, 92], на основании которого объем желудочка находится засчет оценки границ кровяного пула желудочка на последовательных срезах.Альтернативой геометрическому методу является метод (counts – based method[37]), основанный на импульсах, в котором объем желудочка вычисляетсяпропорционально счету измеренных импульсов в области, которая соответствуетрассматриваемому желудочку.Длявычислениядиагностическихпараметров,характеризующихсокращение левого и правого желудочков сердца, и определения объемовжелудочков сердца, необходимо построить кривую изменения объема желудочкана протяжении «представительного» сердечного цикла. При построении даннойкривой возникают задачи сегментации левого и правого желудочков [2 – 4]. Приэтом точность вычисления диагностических параметров зависит от правильностиоконтуривания желудочков сердца.В связи с развитием медицинской аппаратуры и компьютерной техникиразвивались и алгоритмы сегментации левого и правого желудочков сердца.

Вранних работах [37, 51] при обработки данных томовентрикулографии сердца длявычисления объема желудочка использовалось два похода. Первый подходзаключался в том, что срезы по короткой оси сердца обрабатывались отдельно, накаждом срезе в каждый момент «представительного» сердечного цикла строилиськонтуры, соответствующие желудочку сердца. Во втором подходе срезы покороткой оси перепроецировались в один срез по длинной оси сердца, которыйзатем обрабатывался.

Для сегментации правого и левого желудочков сердцаиспользовалисьаналогичныеалгоритмы.Дляпостроенияконтуров,соответствующих желудочку, использовался пороговый метод, в которомзначение порога равнялось 37 % от максимума активности желудочка, при этоммежжелудочковая перегородка определялась визуально.43В более поздних работах [63, 87], посвященных обработке данныхтомовентрикулографии сердца, сегментация левого и правого желудочков сердцапроводится в два этапа. Первый этап — это отделение правого желудочка отлевого, при этом межжелудочковая перегородка строится в ручную на трехгоризонтальных срезах по длинной оси и на трех срезах по короткой оси сердца.Вторым этапом является построение поверхности желудочка, основанное напороговом методе с фиксированным значением порога.Основнымихарактеристикамипредлагаемойвработемоделиоконтуривания левого и правого желудочков сердца являются: сужение границ исходных объемов с использованием фазового объема; возможность изменения начальных границ желудочка; метод оконтуривания желудочков сердца, в основе которого лежитиспользование профильной кривой для автоматического отделения левогожелудочка от правого.В представленной работе при обработке томовентрикулографическихданных правый и левый желудочки сердца на протяжении «представительного»сердечного цикла моделируются с помощью поверхностей Sl , l  1, N , которыестроятся на основе куполообразной сетки.Сетка рассматривается как система координат для куполообразныхобъектов.

Характеристики

Список файлов диссертации