基于超聲圖像的小兒心臟虛擬系統(tǒng)中的若干關鍵技術.pdf

1、小兒先心病，是人們對小兒先天性心臟病的簡稱。據(jù)資料顯示，患復雜性先心病的小兒中有50％會因未能及時作出準確的解剖判斷和早期診治而死于嬰兒時期。 由于超聲的無創(chuàng)性，它經(jīng)常被用于嬰幼兒的醫(yī)療診斷中，傳統(tǒng)的二維超聲心動圖對于小兒先心病的診療提供了許多幫助。然而心臟是一個結構復雜的器官，檢查者必須對一系列二維圖像進行三維空間想象，不能滿足復雜性先心病三維空間精確診斷的要求，而且難以形成標準在醫(yī)生之間進行討論和交流。 利用虛擬現(xiàn)實

2、技術(VR)和科學可視化技術(Visc)，可以創(chuàng)建虛擬環(huán)境，使檢查者可以在計算機提供的三維空間中，從心臟內(nèi)的任意角度觀察復雜先心病的病變。并可以加上血流速度信息，準確的顯示心腔內(nèi)的血流變化。 本課題同上海兒童醫(yī)學中心和新華醫(yī)院合作，主要研究醫(yī)學超聲心動圖的可視化顯示。本課題將虛擬現(xiàn)實技術和可視化技術運用到小兒先天性心臟病的超聲圖像診斷和術前預測中，為醫(yī)生提供更直觀的視覺感受，提高診斷和預測的準確性和可靠性。并建立和完善了可視化操

3、作系統(tǒng)便于醫(yī)生進行操作。 本論文的主要工作分為以下幾個方面。 1．心腔血流的三維顯示：將旋轉(zhuǎn)型扇形探頭(TTO)采集方式下得到的血流數(shù)據(jù)進行重建，并采用錐形箭頭和矢量箭頭模式進行顯示?？梢栽谌我饨嵌韧瑫r觀察的心臟結構和血液流動情況。 2．超聲圖像的預處理：為改善三維重建后的顯示效果，采用RNWD(RobustNonlineal Wavelet Diffusion)濾波器對原始圖像進行了濾波，并采用了一種新的方法：

4、用FCM (模糊C均值分類方法)將濾波后的圖像進一步分類成心腔和心肌后再進行繪制。 3．對于交互式虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的改進和完善： 在之前的研究中，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)心臟圖像的面繪制和體繪制顯示，然而顯示效果不夠理想，并且顯示速度也不夠快。這里對于交互式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)進行了一系列的改進和完善。 a) 首先，對于體繪制的顯示模式進行了改進：增加了紋理映射繪制方式；增加梯度閾值的設定，大大改進了顯示效果；增加了一系列參數(shù)，例如：光

5、照，色度，透明度，灰度梯度等可調(diào)選項，供醫(yī)生調(diào)節(jié)，以得到最好的顯示效果。 1)其次，對于繪制的流程進行改進，一方面加快了顯示速度，另一方面在刷新顯示模式時視角不會變換，醫(yī)生不至于迷失方向。并且大大縮短了心臟周期運動的顯示時間。 2)最后，增加三個可以任意調(diào)節(jié)的切割平面對圖像數(shù)據(jù)進行實時切割，可以做到實時切割實時顯示。 本文的研究對象為隨機選取的2005年6月至2006年8月上海兒童醫(yī)學中心門診或住院接受心臟超聲檢