[发明专利]心脏瓣膜数据测量方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于临床的测量心脏瓣膜数据的方法和装置。更详细地说，涉及一种自动抽取能够测量心脏瓣膜的各种数据的鲜明的3维心脏瓣膜图像的方法和装置。

背景技术

二尖瓣回流(二尖瓣机能不全)在瓣膜疾病中也是发生频率最高的，对于严重的回流例子是引起左心脏机能不全的严重疾病。严重二尖瓣回流的治疗基本上是外科治疗，过去进行了使用人工瓣膜的二尖瓣更换手术。但是，在更换人工瓣膜之后会产生心脏机能下降以及伴随着抗凝固疗法的并发症等很多问题，最近广泛地采用一种保存原始膜的二尖瓣整形术。

二尖瓣整形术是选择性地通过外科形成二尖瓣环带、后尖、腱索等之中成为回流原因的部分的方法，为了使手术成功，根据超声心动图检查进行的术前的正确病因·病变诊断也是不可缺少的。

但是，现在广泛使用的超声心动图检查是根据2维图像进行诊断的，很难表明形成3维复杂结构的二尖瓣和二尖瓣周围的解剖学的、位置的关系。即，为了掌握由形成马鞍形(saddle形)曲线的膜环带、具有精巧曲线的膜尖头、小叶、以及从腱索到乳头肌和左心室的膜下部支持组织构成的二尖瓣机能的复合体(二尖瓣机构)的立体结构，用2维图像不够充分，而必须要采用3维的图像进行诊断。

通过使用最近开发出的3维超声心动图装置，能够非损伤且简便地对整个心脏进行实时扫描，取入图像。利用3维超声心动图像，能够与外科医生查看心脏一样地观察心肌、瓣膜等的结构，比起到目前为止的利用2维图像的诊断，期望能够得到更加详细的术前诊断。

但是，由于采用该3维图像的3维解析、测量还是很困难的，而且也不能量化实际的详细形态和位置关系，所以现状是临床上没有实际采用3维超声心动图。

非专利文献1：山田博三，[根据全局解抽取和局部解跟踪的协调进行的心动图像识别]、[online]、电子技术综合研究所刊物62卷7号、[平成17年12月22日检索]、网址

<URL:http://www.etl.go.jp/jp/results/bulletin/pdf/62-7/yamada72.pdf>

因为CT和MRI的装置很大且价格高，所以不是在任何医院都可以利用的。针对这点，由于利用超声波的超声心动诊断装置是小型的，且能够很方便地使用，所以广泛普及。因此超声心动(心脏超声波)检查对于以心脏病和高血压为代表的循环系统疾病的诊断、治疗是不可欠缺的。很多年以前仅通过心脏导管插入术检查才知道的信息能够不引起患者的疼痛而能够瞬时掌握。另外随着装置减轻重量，现在也能够像听诊器那样携带到前去地点进行检查了。

在由超声心动装置得到的超声心动图中，有M模式超声心动图、断层超声心动图、以及多普勒超声心动图。利用M模式超声心动图，能够用图形记录心脏结构的实时跳动，并分别用特征图形来描绘瓣膜、心室壁、大动脉等的运动。利用断层超声心动图，能够通过高速扫描超声波束得到心脏的2维断层图像(B模式)。

作为超声波束的扫描方法有高速机械扫描法和电子扫描法。在断层法中很容易观察心脏的形态或者心脏的跳动，对于发现异常的有无、部位、程度的诊断有好处。在多普勒超声心动图中具有脉冲式多普勒法、连续波多普勒法、多普勒断层法、2维血流图像法、以及彩色多普勒法等，应用于根据狭窄流和膜回流等心脏内腔的异常血流的检查的定性诊断、以及血流测量与血压推定等的定量诊断和心脏机能评价。

但是，实时采用超声心动图(echocardiogram)，也不能解决所有的问题。到目前为止的利用通过阈值来判断的窗口法、以及抽取亮度变化大的部分的边缘抽取法等进行的心脏瓣膜自动抽取装置出现的误识别很多。超声心动图与CT和MRI等的边界非常清楚的图像不同，其边界很不清楚。窗口法和边界抽取法虽然能够适用于CT和MRI等边界明清楚的检查，但是不能适用于超声心动图这样的边界不清楚的检查。

除了上述的窗口法和边界抽取法之外，还提出一种方法：即通过曲线拟合而将心脏瓣膜建模，并采用适当的优化手法从边界不清楚的图像得到轮廓图像。但是存在的问题是，用牛顿法、最陡下降法不能适用于复杂的图像，而且即使增大自由度，且采用GA(遗传算法)、SA(仿真退火法)等，也只能简单地捕捉局部最小值，很难得到最优解。