Диссертация (1149678), страница 9

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

Текст из файла (страница 9)

Данное программное обеспечение позволяет строитьконтуры желудочка сердца, строить полярные диаграммы перфузии на основеповерхности желудочка и вычислять диагностические параметры. Указанныеколичественные измерения используются для диагностики коронарной болезнисердца.Точная сегментация левого желудочка позволяет получать точные оценкиперфузии миокарда. Неточная сегментация желудочка может дать результат сложными дефектами, которые имитируют проблемы, связанные с перфузией.В ранних работах по обработке данных перфузии миокарда, определениеобъема левого желудочка подразумевало под собой построение соответствующейэндокардиальнойповерхности.Ранеепредлагалосьручноепостроениеэндокардиальных контуров на срединных срезах трансверсальной и корональнойпроекции с использованием порога равного 34 % от максимального значенияактивности [40, 54].

Вследствие того, что данный метод является ручным, егорезультатыбыличувствительныкошибкамионявлялсяплоховоспроизводимым. Основным ограничением данного метода являлось то, чтоиспользоваласьтолькоплоскаячастьтомографическогоизображения.Использовались также модификации данного метода, в которых эндокардиальныеграницы определялись полуавтоматически из огромного числа срезов по длиннойоси сердца [79].52Автоматический метод определения эндокардиальной поверхности включалв себя: вычисление градиента активности изображения для начальной оценкиповерхности и итеративная маркировка для дальнейшего улучшения значенияповерхности [57]. В данном методе длинная ось левого желудочка строится насрединном срезе. Основным недостатком этого метода является вероятность того,что процесс итеративной маркировки может не сходиться, а также существуетпроблема определение пределов поиска, когда печень, селезенка или другиеорганы находятся близко к сердцу [85, 97].Существует несколько техник для построения контуров желудочка.

Широкоиспользуемым методом является алгоритм оконтуривания левого желудочка,представленный в статье [59]. В данной статье представлен алгоритм вычисленияобъема левого желудочка, который основан на построении эндокардиальных иэпикардиальныхповерхностейжелудочкадлякаждогоизинтервала«представительного» сердечного цикла. Для построения указанных поверхностейсначала строится срединная поверхность, а затем используется пороговый метод.Левый желудочек моделируется эллипсоидом, тем самым это позволяет оценитьего форму, то есть упрощает вычисление индекса формы левого желудочка [30].Другие похожие методы сегментации левого желудочка представлены в статьях[33, 39, 58, 84, 89 – 91].Сегментация правого желудочка является сложной задачей из-за егосложной геометрической формы и расположения [32, 53, 60].

В данной работестроятся модель и алгоритм оконтуривания миокарда правого желудочка, так какполучение информации о правом желудочке является важной диагностическойзадачей.Впредставленнойработеприобработкеданныхперфузионнойтомосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ, миокард правого илевого желудочка сердца на протяжении «представительного» сердечного цикламоделируется с помощью внешней S lO , l  1, Nи внутренней S lI , l  1, Nповерхностей, которые строятся на основе куполообразной сетки.53Куполообразная сетка вычисляется также как и для исследованиятомовентрикулографии сердца (§ 2.2). На рис.

10 представлено изображениекуполообразной сетки, которая используется для построения поверхностей,позволяющих моделировать форму миокарда правого и левого желудочковсердца.Рис. 10 Сетка правого и левого желудочков сердцаНа основе поверхностей S lO , l  1, N и S lI , l  1, N с использованиемалгоритма marching cubes строятся трехмерные изображения миокарда правого илевого желудочков сердца (рис. 11).Рис. 11 Трехмерные изображения миокарда правого и левого желудочков сердцаПредставленный в данной работе алгоритм оконтуривания (рис. 12)миокарда правого и левого желудочков для исследования перфузионнойтомосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ, состоит из двух этапов.Первый этап заключается в сужении исходных объемах сердца, позволяющемвыделить область, которая соответствует желудочку.

Второй этап — этоуточнение полученных на первом этапе границ.54Рис. 12 Алгоритм оконтуривания миокарда левого и правого желудочкаАлгоритмы оконтуривания миокарда правого и левого желудочковотличаются друг от друга в подходах к сужению исходных объемов.Рассмотрим сужение исходных объемов сердца, позволяющие выделитьобласть, которая соответствует миокарду левого желудочка. В работе былорассмотрено и реализовано два способа выделения начальных границ миокардалевого желудочка.Первый способ выделения начальных границ заключается в том, чтомиокард левого желудочка ограничивается с помощью параллелепипеда.

ПустьPl H (i, j , k ), i  1, w, j  1, h, k  1, d , l  1, N— это реконструированные исходныеобъемы сердца, где w, h, d — пространственные размеры указанных объемов, а N— это число интервалов сердечного цикла. На основании данных объемовHвычисляется суммарный объем сердца Psum:NHPsum(i, j, k )   Pl H (i, j, k ), i  1, w, j  1, h, k  1, d .l 155Далее на трех проекциях (корональной, трансверсальной и сагиттальной)Hсуммарного объема Psum(рис. 13) устанавливаются границы миокарда левогожелудочка и центр желудочка.Рис. 13 Первый способ сужения границ миокарда левого желудочка на трехпроекциях: корональной (а); трансверсальной (б); сагиттальной (в)Область, ограничивающая миокард левого желудочка на каждой из трехпроекций, может быть записана следующим образом:cor corcorcor, imax ]  [k min, k max];1. корональная проекция: I cor  [imincor cortrtr, imax ]  [ j min, j max];2.

трансверсальная проекция: I tr  [imintrtrcorcor, j max]  [k min, k max].3. сагиттальная проекция: I sag  [ j min~Таким образом, начальные объемы Pl , l  1, N , содержащие миокард левогожелудочка, могут быть определены следующей формулой~ ~ ~ ~~ ~ ~Pl ( i , j , k )  Pl H ( i , j , k ), l  1, N ,~ corcorimin i  imax,~trtrjmin j  jmax,~corcork min k  k max.~Центр полученных объемов Pc имеет следующие координаты~ ~ ~( ic , jc , k c ).Второй способ сужения границ миокарда левого желудочка заключается втом, что верхушка желудочка ограничивается половиной эллипсоида, а базальныеотделы желудочка — цилиндром или усеченным конусом. Верхушка и базальные56отделы отделяются друг от друга плоскостью, проходящей через центржелудочка.На трех проекциях (корональной, трансверсальной и сагиттальной)Hсуммарного объема Psumзадаются границы миокарда левого желудочка (рис.

14).Рис. 14 Второй способ сужения границ миокарда левого желудочка на трехпроекциях: корональной (а); трансверсальной (б); сагиттальной (в)Накорональнойпроекциисуммарногообъемазадаютсяполуосиэллипсоида xhalf и zhalf, на трансверсальной проекции — полуоси хhalf и zhalf, а такжезадаетсявысотацилиндраилиусеченногоконусаhyипараметрxc,характеризующий усеченный конус, на сагиттальной проекции суммарногообъема задаются полуоси эллипсоида yhalf и zhalf, а также высота цилиндра илиусеченного конуса hy и параметр zc, характеризующий усеченный конус. Еслисправедливы следующие выраженияхhalf  xc ,z half  zc ,тогда базальные отделы желудочка ограничиваются цилиндром, в противномслучае рассматривается усеченный конус. На указанных проекциях выставляется~ ~ ~ ~центр желудочка Pc ( ic , jc , k c ) , который также является центром рассматриваемогоэллипсоида.

Таким образом, зная указанные параметры, из объемов Pl H , l  1, Nвыделяются объемы Pˆl , l  1, N , содержащие миокард левого желудочка:~ ~ ~~ ~ ~Pˆl ( i , j , k )  Pl H ( i , j , k ), l  1, N ,57~~ ~ic  xhalf  i  ic  xhalf ,~~ ~jc  yhalf  j  jc  hy ,~~ ~k c  z half  k  k c  z half .~Далее из объемов Pˆl , l  1, N , получаем искомые объемы Pl , l  1, N ,содержащие миокард левого желудочка, путем обнуления элементов, которые не~ограничиваются эллипсоидом и усеченным конусом (цилиндром). Если j  jc ,~тогда элементы объемов Pl , l  1, N , соответствующие верхушке желудочка могутбыть записаны следующей формулой Pˆ (i, j , k ), s  1~Pl (i, j , k )   l, l  1, N ,0s  x2  y2  z 2 ,~i  icx,xhalf~y  jcy,y half~k  kcz.z halfЕсли~j  jc , тогда базальные отделы миокарда левого желудочка,ограниченные цилиндром могут быть определены следующим выражением Pˆ (i, j , k ), s  1~Pl (i, j , k )   l, l  1, N ,0s  x2  z 2 ,~i  icx,xhalf~k  kcz.z half58Если базальные отделы левого желудочка, ограничены усеченным конусом,тогда справедливы следующие выражения Pˆ (i, j , k ), s  0~Pl (i, j , k )   l, l  1, N ,0s  x2  y2  z 2 ,~i  icx,xhalf~y  jc  сy,с~k  kcz,z half( xc2  zc2 )  hcc 2 hc .2xhalf  z half xc2  zc2Рассмотрим сужение исходных объемов для миокарда правого желудочка.HНа двух проекция (корональной и трансверсальной) суммарного объема Psumустанавливаются границы миокарда правого желудочка (рис.

15). Также на~ ~ ~ ~указанных проекциях выставляется центр желудочка Pc ( ic , jc , k c ) и с помощьюэллипсоида и усеченного конуса выделяется область, которая соответствуетмиокарду левого желудочка.Рис. 15 Сужение границ миокарда правого желудочка на двух проекциях:корональной (а); трансверсальной (б);59На корональной проекции суммарного объема, область, соответствующаямиокарду правого желудочка, может быть описана следующим выражениемcor ~corcorI cor  [imin, ic ]  [k min, k max].Также на данной проекции задаются полуоси эллипсоида xhalf и zhalf. Область,ограничивающая миокард правого желудочка на трансверсальной проекции,задается выражениемcor ~trtrI tr  [imin, ic ]  [ j min, j max].На трансверсальной проекции задают полуоси эллипсоида хhalf и zhalf, а такжевысота усеченного конуса hy и параметр xc, характеризующий рассматриваемыйконус.

Характеристики

Список файлов диссертации