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基于电影MR图像的左心室运动跟踪及应变分析研究
作 者: 马悦
导 师: 张石;汪刚
学 校: 东北大学
专 业: 信号与信息处理
关键词: 左心室 电影MR图像 无网格法 应变分析
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要
左心室作为心脏最主要的组成部分,是躯体供氧的动力枢纽,是心脏影像学的主要研究对象。左心室心肌的运动情况为心脏疾病的诊断提供依据,因此,成为当前研究的热点。对心脏左心室内外膜之间的心肌的定点跟踪和左心室心肌的应变分析及其直观描述的研究尤为重要,对于心脏疾病的临床诊断具有重要的参考价值。从近几年的研究成果及文献来看,基于心脏电影MR图像的左心室运动分析的研究引起越来越多的研究机构的关注。本文对目前国内外的左心室心肌形变与应变的研究方法及发展现状进行了详细介绍。经过分析比较可知,相比于心脏标记MR图像,心脏电影MR图像具有更多的优势。针对已有的基于心脏电影MR图像的左心室运动分析的研究方法均为处理整幅图像,直接计算密集位移场,计算量大且操作不够简便的问题,本文提出一种基于心脏电影MR图像的左心室运动跟踪及应变分析研究的新方法。首先,借鉴基于心脏标记MR图像的标记点、标记线跟踪的思想,利用角点检测结合均匀提取的算法提取出左心室心肌区域的标记点。然后,采用基于图像纹理信息的树结构小波分解算法,跟踪标记点的运动,计算出心肌区域的稀疏位移场;其次,基于无网格法构造形函数的数值插值近似技术,计算心肌区域的密集位移场信息,即得到左心室心肌区域内所有质点的运动轨迹;最后,根据应变的基本概念及心肌区域应变分析的要求,进行应变张量的坐标转换,计算出心肌区域的应变参数,并给出心肌区域应变的直观描述——应变云图及应变曲线。实验结果证明了本文提出的左心室运动跟踪及应变研究方法的可行性及有效性。根据本方法的实验结果可以做出基本的辅助诊断。最后,作者对自己的研究工作进行了总结,并对左心室心肌形变与应变研究的前景进行了展望。
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全文目录
摘要 5-6 ABSTRACT 6-9 第1章 绪论 9-21 1.1 研究意义 9-10 1.2 心脏核磁共振成像技术 10-14 1.2.1 心脏核磁共振图像概述 10-11 1.2.2 心脏MRI技术简介 11-13 1.2.3 心脏核磁共振成像相关知识 13-14 1.3 研究内容 14-17 1.3.1 心肌质点的运动跟踪 15-16 1.3.2 心肌的应变分析 16-17 1.4 国内外发展现状 17-19 1.5 本文的研究工作和内容安排 19-20 1.6 本文工作的创新点 20-21 第2章 心肌区域的标记点提取 21-31 2.1 经典的角点检测方法 22-27 2.1.1 基于边缘检测的角点检测算法 22 2.1.2 基于灰度的角点检测算法 22-25 2.1.3 基于模板的角点检测算法 25-27 2.2 角点检测算法性能比较 27-29 2.3 标记点提取步骤 29-30 2.4 本章小结 30-31 第3章 心肌区域的标记点运动跟踪 31-47 3.1 标记点匹配的原理 31-36 3.1.1 医学图像中纹理知识概述 32-33 3.1.2 构造小波特征向量 33-36 3.2 小波特征向量的讨论 36-41 3.2.1 唯一性的验证 36-39 3.2.2 旋转不变性的验证 39-41 3.3 心肌区域的标记点匹配的先验知识 41-42 3.4 方法步骤 42-45 3.4.1 标记点匹配及计算稀疏位移场流程 42-43 3.4.2 约束策略 43-45 3.5 仿真结果 45-46 3.6 本章小结 46-47 第4章 无网格法计算密集位移场 47-59 4.1 无网格法概述 47-48 4.2 多项式基点插值形函数 48-49 4.3 耦合多项式基的径向基点插值形函数 49-52 4.4 节点的支持域 52-53 4.5 耦合多项式基的径向基点插值形函数计算流程图 53 4.6 耦合多项式基的径向点插值无网格法拟合出密集位移场 53-54 4.7 仿真实验 54-58 4.7.1 用已知函数验证的仿真实验 54-55 4.7.2 计算密集位移场的参数选取及仿真结果 55-57 4.7.3 和其它算法的对比 57-58 4.8 本章小结 58-59 第5章 心肌区域的应变分析 59-67 5.1 应变概念 59-61 5.2 笛卡尔坐标系到柱坐标系下的应变张量转换 61-62 5.3 衡量心脏运动的一系列运动参数 62 5.4 应变分析实验 62-66 5.4.1 应变云图仿真结果 62-64 5.4.2 左心室各部位应变分析仿真结果 64-66 5.5 本章小结 66-67 第6章 结论 67-69 6.1 本文工作总结 67-68 6.2 未来工作展望 68-69 参考文献 69-77 致谢 77-79 作者攻读硕士学位期间发表的论文及获奖情况 79
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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