[发明专利]一种基于图总变分约束的无创心脏电生理反演方法

摘要

本发明公开了一种基于图总变分约束的无创心脏电生理反演方法，基于图总变分约束进行了无创心脏电生理反演，图结构的建立考虑了空间不相邻节点之间相似性，充分利用了心肌跨膜电位序列分布的底层特征，同时考虑了电兴奋传播的时间相关性，提供了高精度的心肌跨膜电位序列分布。本发明通过最终得到的心肌跨膜电位的时空分布，可以准确的观察到心肌梗死时的梗死区域位置及边界、异位起搏发生时的起搏点以及其它电活动异常的区域，在临床的诊断及治疗上具有重要的参考意义。本发明可直接同时重建激活的整个序列，而非按照单个时间点的求解。

主权项

1.一种基于图总变分约束的无创心脏电生理反演方法，包括如下步骤：(1)采集病人的64导联体表电位序列以及胸腔CT扫描图像；(2)根据胸腔CT扫描图像分别建立躯干和心脏的三维网格模型，并在同一坐标系下进行配准；(3)结合心肌各向异性传导信息，得到心肌跨膜电位与体表电位间的映射关系Φ＝HU，Φ为体表电位序列，U为心肌跨膜电位序列，H为两者间的转换矩阵；(4)根据上述映射关系，在已知体表电位序列Φ的基础上利用二阶吉洪诺夫正则化求解心肌跨膜电位序列关于电生理反演问题低精度的初始解(5)根据初始解并考虑各心脏节点状态的相似程度，建立图结构G＝(V,E,W)，其中V为图结构G的顶点集即所有心脏节点的集合，E为图结构G的边集合即记录了心脏节点间的相似程度，W为权重矩阵即为每条边赋予不同的权重值；(6)根据上述图结构G根据下式计算心肌跨膜电位序列U的图总变分其中：i为集合V中的任一心脏节点，N_i为心脏节点i所有邻接节点的集合，j为集合N_i中的任一心脏节点，w(i,j)为连接心脏节点i和j的边的权重值，u_i和u_j分别为心脏节点i和j上的跨膜电位序列,|| ||₁表示1范数；(7)根据图总变分建立以下目标函数，并对其进行优化求解得到高精度的心肌跨膜电位分布序列U；其中：μ为正则化参数,|| ||_F表示F范数。