[发明专利]一种心肌声学造影图像定量分析的方法

摘要

一种心肌声学造影(MCE)图像定量分析的方法，属医学图像分析处理技术领域，本发明方法步骤为：确定光流计算中的能量方程；为MCE图像序列的各帧构造其金字塔表示；采用由粗到精的搜索策略计算图像序列的光流场；选择某心肌节段的ROI区域；确定该心肌节段所选择ROI区域在MCE图像序列每一帧中的位移；确定该心肌节段所选择ROI区域在MCE图像序列每一帧中的位置，并测量其取样点dB值；确定MCE定量分析数学模型中的未知参数；绘制MCE时间-强度曲线。本发明实现了MCE图像定量分析的全自动化，分析结果准确，分析方法的临床有效性和客观性高。

主权项

1、一种基于光流场计算散斑跟踪技术的MCE定量分析方法，步骤如下：S1)确定光流计算中的能量方程根据光流约束方程、梯度约束方程与平滑约束条件得到总的能量方程，其公式如下：E(u，v)＝E_Data+αE_SmoothEData(u,v)=∫Ω(|I(X+W)-I(X)|2+γ|▿I(X+W)-▿I(X)|2)dx]]>ESmooth(u,v)=∫Ω(|▿3u|2+|▿3v|2)]]>其中X：＝(x，y，t)^T，W：＝(u，v，1)^T，γ是权重系数，为梯度算子，▿3:=(∂x,∂y,∂t)T]]>为时空梯度算子，α＞0亦为权重系数。E(u，v)为总的能量方程，E_Smooth(u，v)为平滑约束项，E_Data(u，v)为光流约束方程与梯度约束方程结合项；S2)为MCE图像序列的各帧构造其金字塔表示对MCE图像序列中的每一帧图像都构造一个金字塔表示，金字塔的层数可由操作者设定；MCE图像序列中的一帧图像作为该帧图像金字塔表示中的最低层，图像层数设定为零，然后对最低层图像进行平滑下采样，其结果作为金字塔表示中的倒数第二层，图像层数设定为一，以此类推，分解到金字塔表示预先设定的层数为止，一帧MCE图像的金字塔表示便构造完毕，在金子塔表示中较高的层是它相邻下面层的平滑后下采样形式；S3)采用由粗到精的搜索策略计算图像序列的光流场计算两幅图像之间的光流场时，按照图像的金字塔表示，采取由高层到低层的形式进行，即从两幅图像的金字塔表示中的最高层开始计算，设定与M层相对应的光流初始值为零，计算两幅图像金字塔表示中相对应的M层图像之间的光流增量值ΔV^M，将其与该层的光流初始值相加，结果为ΔV^M，作为金字塔表示中M-1层图像之间光流场的初始值；再计算两幅图像金字塔表示中相对应的M-1层图像之间的光流增量值ΔV^M-1，将其与该层的光流初始值相加，结果为(ΔV^M-1+ΔV^M)作为M-2层图像之间光流场的初始值，以此类推，直到计算到最低层为止，即可估计出原始图像的光流；S4)选择某心肌节段的ROI区域由用户选定初始帧，并在其上手动选取某个特定心肌节段的ROI区域作为散斑跟踪的目标；S5)确定该心肌节段所选择ROI区域在MCE图像序列每一帧中的位移由S3)得到的图像序列的光流场，计算所选择ROI区域在MCE图像序列每一帧中的位移，从而实现对所选择ROI区域的跟踪；S6)确定该心肌节段所选择ROI区域在MCE图像序列每一帧中的位置，并测量其取样点dB值根据所选择ROI区域在初始帧中的位置及其在MCE图像序列每一帧中的位移，得到所选择ROI区域在MCE图像序列每一帧中的准确位置，进而计算其取样点dB值；S7)确定MCE定量分析数学模型中的未知参数采用非线性最小二乘回归方法计算数学模型中的未知参数，其中数学模型表示如下：Y＝A(1-e^-βt)(A＞0，β＞0)其中参数A反映出心肌血容量，参数β反映出心肌血流平均速度，A·β综合反映出心肌血流量；S8)绘制MCE时间-强度曲线依据上述S7)得出的结果，绘制MCE时间-强度曲线。