一種超聲圖像心肌檢測(cè)和特征測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種超聲圖像心肌檢測(cè)和特征測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在大多數(shù)發(fā)達(dá)國家和許多發(fā)展中國家中，心血管疾病是導(dǎo)致死亡的主要原因。而在我國，心血管疾病是首要死因，其中，急性心肌梗死(acute myocardial infarct1n，AMI)的發(fā)病率和致死率持續(xù)上升，每年新增患者約100萬例、死亡約50萬例，AMI已造成我國醫(yī)療資源的巨大消耗，其院內(nèi)治療平均花費(fèi)在內(nèi)科住院原因中位居首位。因此，快速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)、診斷早期病變對(duì)于構(gòu)建和諧的醫(yī)療環(huán)境具有重要的意義。
[0003]心動(dòng)超聲檢查以其無創(chuàng)、實(shí)時(shí)、價(jià)格低廉等特有的優(yōu)勢(shì)，是心血管疾病患者首選的檢查方法，并且相比于心電圖檢查，超聲可以快速鑒別多種心血管疾病并能快速測(cè)定心功能檢查。但是，在鑒別左室壁運(yùn)動(dòng)異常時(shí)，超聲醫(yī)生常常依賴于自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行診斷，很多年輕醫(yī)生不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)異常心肌，具有極大地主觀性、且無客觀地定量或定性標(biāo)準(zhǔn)。然而，左心室是心臟最重要的部分，它在形態(tài)上和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)上表現(xiàn)出的異常，卻是臨床作為判斷心臟病變的重要依據(jù)。因此，如何利用超聲心動(dòng)圖檢查進(jìn)行準(zhǔn)確地定量、定性分析左室變化，是醫(yī)學(xué)研宄的熱點(diǎn)。
[0004]對(duì)心臟左室變化的定量、定性分析的基礎(chǔ)是要確定左室心肌在不同時(shí)期的輪廓，目前，在臨床診斷中，對(duì)超聲圖像進(jìn)行分割基本是靠人工完成，費(fèi)時(shí)費(fèi)力、工作量大，現(xiàn)有超聲儀器一般只能完成一些簡單的邊緣檢測(cè)工作，并且不是每次都達(dá)到預(yù)期效果，常需要進(jìn)行多次嘗試，對(duì)于心室完整邊緣檢測(cè)仍存在很大困難。
[0005]現(xiàn)有的技術(shù)有的受到噪聲的影響，心肌分割檢測(cè)的邊界不夠連續(xù)和光滑；有的心肌區(qū)域被分割成幾個(gè)不連續(xù)的區(qū)域；有的雖然去除噪聲的影響，但分割結(jié)果不夠精確，把不是心肌的區(qū)域也包括進(jìn)來。超聲圖像中左心室心外膜灰度不均勻、邊緣信息較弱以及輪廓不連續(xù)等，給心外膜的自動(dòng)分割造成較大困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種超聲圖像心肌檢測(cè)和特征測(cè)量方法，用以實(shí)現(xiàn)心肌區(qū)域的精確分割。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種超聲圖像心肌檢測(cè)和特征測(cè)量方法，包括以下步驟:
[0008]對(duì)左心室超聲二維灰度圖像BUSI中的每個(gè)點(diǎn)用淘汰粒子群聚類算法進(jìn)行分類，聚類數(shù)目為三類，分別表示背景類、組織類和心腔類，其中，聚類依據(jù)的每個(gè)點(diǎn)的屬性值是圖像的灰度值；
[0009]根據(jù)淘汰粒子群聚類算法的分類結(jié)果，將心腔類區(qū)域的邊界作為霍夫變換的候選點(diǎn)，對(duì)所確定的候選點(diǎn)進(jìn)行橢圓曲線擬合；
[0010]將橢圓曲線擬合的結(jié)果作為心肌內(nèi)膜對(duì)應(yīng)的曲線，根據(jù)心肌的厚度特性，將心肌內(nèi)膜對(duì)應(yīng)的曲線擴(kuò)展，獲得心肌外膜對(duì)應(yīng)的曲線；
[0011]將心肌內(nèi)膜對(duì)應(yīng)的曲線和心肌外膜對(duì)應(yīng)的曲線之間的區(qū)域作為左心室的心肌輪廓區(qū)域。
[0012]進(jìn)一步地，上述超聲圖像心肌檢測(cè)和特征測(cè)量方法還包括以下步驟:
[0013]將左心室超聲二維灰度圖像BUSI中的左心室的心肌輪廓區(qū)域賦值為白色，其余區(qū)域賦值為黑色，并將賦值后的圖像作為輸出圖像BUSIseg。
[0014]進(jìn)一步地，上述超聲圖像心肌檢測(cè)和特征測(cè)量方法還包括以下步驟:
[0015]將左心室的心肌輪廓區(qū)域均勻分成6個(gè)節(jié)段，計(jì)算各個(gè)節(jié)段的灰度均值和方差、以及計(jì)算心肌灰度值和心腔灰度值的比率，并根據(jù)特征值來用不同的顏色來標(biāo)識(shí)。
[0016]本發(fā)明將淘汰粒子群理論和霍夫變換算法相結(jié)合來解決心肌分割和定位，淘汰粒子群聚類結(jié)果為橢圓曲線擬合算法提供候選曲線，橢圓曲線擬合算法在聚類結(jié)果圖像上進(jìn)行擬合，獲得精確分割結(jié)果，對(duì)分割后的圖像進(jìn)行二值化處理，得到左心室心肌黑白二值圖像，并利用心肌分區(qū)特征值和心肌特征值顏色灌注，使超聲心動(dòng)圖自動(dòng)定量、定性地分析左室變化、早期診斷冠心病成為可能，將極大減少對(duì)超聲醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)的依賴，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，從而減輕患者經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)、減少醫(yī)患糾紛，從而更好地構(gòu)建和諧醫(yī)療關(guān)系。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的超聲圖像心肌檢測(cè)和特征測(cè)量方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的超聲圖像心肌檢測(cè)和特征測(cè)量方法流程圖。如圖所示，該方法包括以下步驟:
[0021]S101，輸入左心室超聲二維灰度圖像BUSI ；
[0022]S102，對(duì)左心室超聲二維灰度圖像BUSI中的每個(gè)點(diǎn)用淘汰粒子群聚類算法進(jìn)行分類；
[0023]S103，聚類數(shù)目為三類，分別表示背景類、組織類和心腔類，其中，聚類依據(jù)的每個(gè)點(diǎn)的屬性值是圖像的灰度值；
[0024]S104，根據(jù)淘汰粒子群聚類算法的分類結(jié)果，將心腔類區(qū)域的邊界作為霍夫變換的候選點(diǎn)；
[0025]S105，對(duì)所確定的候選點(diǎn)進(jìn)行橢圓曲線擬合；
[0026]S106，將橢圓曲線擬合的結(jié)果作為心肌內(nèi)膜對(duì)應(yīng)的曲線，根據(jù)心肌的厚度特性，將心肌內(nèi)膜對(duì)應(yīng)的曲線擴(kuò)展，獲得心肌外膜對(duì)應(yīng)的曲線，將心肌內(nèi)膜對(duì)應(yīng)的曲線和心肌外膜對(duì)應(yīng)的曲線之間的區(qū)域作為左心室的心肌輪廓區(qū)域。
[0027]進(jìn)一步地，為便于用戶查看心肌檢測(cè)結(jié)果，上述超聲圖像心肌檢測(cè)和特征測(cè)量方法還包括以下步驟:
[0028]S107，將左心室超聲二維灰度圖像BUSI中的左心室的心肌輪廓區(qū)域賦值為白色，其余區(qū)域賦值為黑色，并將賦值后的圖像作為輸出圖像BUSIseg。
[0029]進(jìn)一步地，上述超聲圖像心肌檢測(cè)和特征測(cè)量方法還包括以下步驟:
[0030]S108，將左心室的心肌輪廓區(qū)域均勻分成6個(gè)節(jié)段；
[0031]S109，計(jì)算各個(gè)節(jié)段的灰度均值和方差、以及計(jì)算心肌灰度值和心腔灰度值的比率;
[0032]S110，根據(jù)步驟S109中計(jì)算得到的特征值來用不同的顏色來標(biāo)識(shí)。
[0033]上述實(shí)施例將左心室超聲二維灰度圖像作為輸入，采用淘汰例子群理論來分割超聲圖像，完成左心室候選區(qū)域的分割，然后將分割出的心室候選區(qū)域的邊界作為初始曲線，根據(jù)左心室類似橢圓的特性，利用霍夫變換算法的橢圓曲線擬合方法進(jìn)行精細(xì)分割，從而使分割結(jié)果既去除噪聲的影響，又保持了心肌形狀的精確和完整。
[0034]經(jīng)過多次試驗(yàn)，我們使用淘汰粒子群理論和霍夫變換算法的曲線擬合理論進(jìn)行心肌分割，分割結(jié)果精確、邊界光滑連續(xù)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)分割。與同類型的算法相比，本發(fā)明分割結(jié)果優(yōu)異，不僅可不受超聲圖像上的斑點(diǎn)噪聲影響而將心肌精確地分割出來，而且保持了心肌邊界的平滑和完整。
[0035]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:附圖只是一個(gè)實(shí)施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實(shí)施本發(fā)明所必須的。
[0036]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實(shí)施例中的裝置中的模塊可以按照實(shí)施例描述分布于實(shí)施例的裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)裝置中。上述實(shí)施例的模塊可以合并為一個(gè)模塊，也可以進(jìn)一步拆分成多個(gè)子模塊。
[0037]最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超聲圖像心肌檢測(cè)和特征測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟: 對(duì)左心室超聲二維灰度圖像BUSI中的每個(gè)點(diǎn)用淘汰粒子群聚類算法進(jìn)行分類，聚類數(shù)目為三類，分別表示背景類、組織類和心腔類，其中，聚類依據(jù)的每個(gè)點(diǎn)的屬性值是圖像的灰度值； 根據(jù)淘汰粒子群聚類算法的分類結(jié)果，將心腔類區(qū)域的邊界作為霍夫變換的候選點(diǎn)，對(duì)所確定的候選點(diǎn)進(jìn)行橢圓曲線擬合； 將橢圓曲線擬合的結(jié)果作為心肌內(nèi)膜對(duì)應(yīng)的曲線，根據(jù)心肌的厚度特性，將心肌內(nèi)膜對(duì)應(yīng)的曲線擴(kuò)展，獲得心肌外膜對(duì)應(yīng)的曲線； 將心肌內(nèi)膜對(duì)應(yīng)的曲線和心肌外膜對(duì)應(yīng)的曲線之間的區(qū)域作為左心室的心肌輪廓區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲圖像心肌檢測(cè)和特征測(cè)量方法，其特征在于，還包括以下步驟: 將左心室超聲二維灰度圖像BUSI中的左心室的心肌輪廓區(qū)域賦值為白色，其余區(qū)域賦值為黑色，并將賦值后的圖像作為輸出圖像BUSIseg。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲圖像心肌檢測(cè)和特征測(cè)量方法，其特征在于，還包括以下步驟: 將左心室的心肌輪廓區(qū)域均勻分成6個(gè)節(jié)段，計(jì)算各個(gè)節(jié)段的灰度均值和方差、以及計(jì)算心肌灰度值和心腔灰度值的比率，并根據(jù)特征值來用不同的顏色來標(biāo)識(shí)。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種超聲圖像心肌檢測(cè)和特征測(cè)量方法，包括以下步驟：對(duì)左心室超聲二維灰度圖像BUSI中的每個(gè)點(diǎn)用淘汰粒子群聚類算法進(jìn)行分類，聚類數(shù)目為三類，分別表示背景類、組織類和心腔類，其中，聚類依據(jù)的每個(gè)點(diǎn)的屬性值是圖像的灰度值；根據(jù)淘汰粒子群聚類算法的分類結(jié)果，將心腔類區(qū)域的邊界作為霍夫變換的候選點(diǎn)，對(duì)所確定的候選點(diǎn)進(jìn)行橢圓曲線擬合；將橢圓曲線擬合的結(jié)果作為心肌內(nèi)膜對(duì)應(yīng)的曲線，根據(jù)心肌的厚度特性，將心肌內(nèi)膜對(duì)應(yīng)的曲線擴(kuò)展，獲得心肌外膜對(duì)應(yīng)的曲線；將心肌內(nèi)膜對(duì)應(yīng)的曲線和心肌外膜對(duì)應(yīng)的曲線之間的區(qū)域作為左心室的心肌輪廓區(qū)域。
【IPC分類】G06T7-00
【公開號(hào)】CN104794706
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510158158
【發(fā)明人】田家瑋, 姜雙全, 郭延輝, 劉宇杰, 王影
【申請(qǐng)人】哈爾濱醫(yī)科大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月3日