[发明专利]基于统计模型的心脏运动分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种心脏运动分析方法，该方法结合使用图像处理、计算机图形学、医学、数学、统计学、生物学、运动学等技术，主要用于分析心脏运动过程中的动态性能，协助医生对心脏病人进行诊断。

背景技术

心脏是集电生理学、动力学、血液流体力学以及神经、生化控制等于一身的极其复杂的综合系统。建模仿真是研究复杂生物学问题的有效手段。在过去的几年中，人们对心脏结构和功能的生理意义有了深入的了解，并且建立了许多数学模型，努力量化所观察到的心肌机械行为、电传导行为和生物化学行为。但是由于心脏生理病理系统的复杂性，总的来说这些模型是相互独立发展，目前尚没有人能够把心脏的各种机制集成在一起研究。

近些年兴起的虚拟心脏研究将虚拟现实的思想引入到心血管系统这样一个复杂的研究领域，它是利用计算机强大的计算能力和图形处理显示能力，建立虚拟的心脏模型为深入研究心脏活动机理提供了可能。模型不仅要从形态上仿真心脏，而且应能模拟真实心脏的运动过程，仿真心脏的心肌、瓣膜和心腔运动的力学特征、心脏的电传导特性、以及心腔内血液的流体力学特性，并且能够仿真心脏病理状态，为临床诊断疾病提供资料。

目前有一些学者提出了一些基于模型的方法，用于获得心脏的形体和运动的描述。Kyoungju Park，Dimitris Metaxas等学者提出了一种心脏功能分析新的理论。用MRI的图像建立了一个基本的心脏模型，提出了有限元分析的方法计算整体和局部的功能性参数。实验表明，基于这样的模型得出的结构可以表征心脏壁的运动和动态变化规律。而Taratorin和Sideman则把心肌层分割成大量的立方体微元片进行建模和分析，得到效果比较理想。

然而，这些基于模型的心脏运动分析方法由于方法本身的原因，有些在计算精度上还达不到临床诊断所需的要求，有些运算速度慢。

发明内容

为了克服已有的心脏运动分析方法的计算精度或速度达不到临床诊断要求、实用性差的不足，本发明提供一种计算精度高、运算速度快、符合临床诊断所需的要求的基于统计模型的心脏运动分析方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于统计模型的心脏运动分析方法，所述分析方法包括：

1)、建立统计模型：对心脏的心室设置所需的物理点，设χ＝{x_i；i＝1...n}是n个被标记过的形体，每一个形体用m个串联的三维标记点向量描述，p_j＝(p_1j，p_2j，p_3j)；j＝1.....m，χ是在3m维空间分布，统计形体采用算式(1)表示：

x=x‾+φb---(1)]]>

上式中，x‾=1nΣi=1nxi]]>是平均标记点向量，b是形体模型参数向量，φ是协方差矩阵对应的特征向量组成的矩阵，协方差矩阵的算式(2)为：