[发明专利]基于统计模型的心脏运动分析方法

摘要

一种基于统计模型的心脏运动分析方法，通过活动形体模型在不同时刻的建立的病人三维立体心脏图，这些三维立体心脏是由点集组成，这些点分别形成了心脏的心内膜和心外膜，每个点在不同时刻的立体心脏中找到对应的点，按照运动学分析方法计算心脏的运动的位移、速度和加速度。本发明提供一种计算精度高、运算速度快、可用于临床诊断所需的基于统计模型的心脏运动分析方法。

主权项

1.一种基于统计模型的心脏运动分析方法，其特征在于：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＝{xi；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，pj＝(p1j，p2j，p3j)；j＝1.....m，χ是在3m维空间分布，统计形体采用算式(1)表示：$x=\bar{x}+\mathrm{\phi b}---\left(1\right)$ 上式中，$\bar{x}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{x}_i$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：$s=\frac{1}{n-1}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(x_i-\bar{x}){(x_i-\bar{x})}^T---\left(2\right);$ 把多个形体按获得时间的顺序进行排列，并计算已排列形体的平均形体，再标准化平均形体，接着用标准化形体重新排列形体，判断是否正交化，如是正交化，形体排列完成，再次迭代，得到最终的心脏的平均形体，即点分布模型，将点分布模型上的统计点进行曲线曲面拟合，得到连续的心脏表面模型；2)、心脏的运动分析：每个点在不同时刻的立体心脏中找到对应的点，按照以下步骤计算心脏运动的位移和速度：2.1)、通过点分布模型在两个相邻时刻的心脏切片图上建立病人在两个不同时刻的立体心脏图，然后计算模型上每个点在该时间段内的位移，其算式为(3)：$H=\sqrt{{(x_0-x^{\prime })}^2+{(y_0-y^{\prime })}^2+{(z_0-z^{\prime })}^2}---\left(3\right)$ 上式中，x0、y0、z0是前一时刻的点分布模型中某一点P在三维空间中的坐标，x′、y′、z′是后一时刻的点分布模型中P点对应的点P′在三维空间的坐标，H是该点在该时间段运动的位移；2.2)、根据算式(3)计算出心脏模型上每一点某一时间内的位移，计算在这段时间内的平均速度，其算式为(4)：v＝H/t (4)上式中，t是该时间段的时间长度，v是该点在该时间段内的平均速度；2.3)、根据相邻时间段计算得到的速度，根据算式(5)计算加速度：ai＝(vi-vi-1)/Δt； (5)上式中，ai为加速度，vi为该时间段的速度，vi-1为相邻前一时间段的速度，Δt为两个时间段的间隔。