SnakeGVF法和Snake法计算左心室容积的比较研究

1、Snake-GVF法和Snake法盘算左心室容积的比力研究【关键词】Snake-GVF法Snake法LV容积心脏核磁共振(R)图象可以或许对心脏的布局和成效举行正确地形貌，是如今无创诊断心脏疾病的紧张要领之一。左心室(LV)容积是权衡左心室成效的紧张指标之一，对防范、诊断和治疗心脏疾病具有非常紧张的代价。为了丈量LV容积，关键是要确定LV的内膜界限。假设接纳手工勾画的要领，简朴地用肉眼来确定LV内膜界限黑白常困难的，存在较大的主不雅缺点，而且手工勾画法也非常耗时，不得当于LV容积的盘算。而主动外表模子也称作为Snake模子，在心脏R图象支解中得到了普及的应用。但Snake模子也有不敷之处：支解

2、的效果与活动外表的初始位置有关；活动外表很难收敛到凹陷地区;拓扑布局不易改变等等。比年来，为降服Snake模子中外表不克不及挪动到物体的边沿凹度这一缺陷，在Snake模子中引入梯度流场(GVF)作为新的外力，从而扩大捕捉物体外表的范畴，进步图象支解的正确度。本研究的目的在于阐发比力运用Snake-GVF法和Snake要领对心脏R图象举行支解以确定LV的内膜界限，盘算LV容积的有用性。1质料和要领1.1RI成像协议与研究工具心脏R图像取自于Philips公司的1.5T成像装备。成像参数如下所示:射频重复时间TR=3.8s,回波时间TE=1.9s,flipangle=60度,矩阵巨细512512或

3、256256,切片厚度6。27组临床病例图象，包罗14个成人病例(9例男性,5例女性,均匀年事55.023.3岁)和13个幼儿病例(10例男性，3例女性，均匀年事2.72.1岁)。R-R隔断的帧数为15到25帧，成人和幼儿的帧间隔断时间别离为30s和23s。1.2Snake和GVF模子Snake模子最初是由Kass等人所提出1，4，5，黑白常紧张的图象支解技能。该模子就是一条由相应能量函数所操纵的可形变参数曲线，以能量函数最小化为目的，操纵曲线的形变，具有最小能量函数的闭合曲线便是目的外表。活动外表(Snake)界说为图象平面内的一条参数曲线X(s)=(x(s),y(s),s(0,1)，此中x

4、(s),y(s)表现该Snake在图象中的坐标位置。能量函数界说为：ESnake(X(s)=JF(D101/2(|X(s)|2+|X(s)|2)+Eext(X(s)dsJF)(1)参数和为权重系数，别离操纵Snake的弹性和刚性，包管Snake在形变历程中的一连宁静滑。X(s)和X(s)别离代表Snake的一阶和二阶导数。Eext(X(s)是图象的能量函数，产生外部的推力，吸引Snake不竭向图象的特性处如边沿活动。Snake的活动历程就是探求能量函数ESnake最小的历程，能量函数最小化可以用Euler方程或优化要领来求解。Kass用有限差分的要领离散Euler方程,得到了局部最优解，但该模

5、子面对以下几个方面的困难：对初始位置很敏感,要求初始外表安排于现实的外表边沿四周;而且它难以很好地收敛到凹陷的地区;、和参数必要按照现实题目确定。1.3LV容积的盘算本研究接纳Sipsn法6来盘算LV容积，该要领将LV看作为沿长轴匀称摆列的多少圆柱体，在心脏短轴切片图象中Snakes-GVF模子对LV举行支解，得到LV在紧缩末期和舒张末期时的内膜界限，盘算出LV面积，与切片层间距的乘积效果即为小圆柱体的容积，而LV容积那么是各圆柱体容积的总和。而舒张末期容积(EDV)和紧缩末期容积(ESV)别离对应一个心动周期内的最大和最小容积。为观察Snake-GVF法与Snake法盘算LV容积的有用性，我

6、们以手工勾画法得到的效果作为金尺度。接纳线性回归要领来阐发比力Snake-GVF法与手工勾画法，以及Snake-GVF法与Snake法的相干性，盘算回归方程与相干系数。2效果3讨论比力Snake-GVF法与手工勾画法的效果表白，Snake-GVF法可以或许主动而有用地支解LV外表和盘算LV容积，到达与手工勾画法一样等的盘算精度。从图3中可以看出，与Snake-GVF法比拟力，用Snake法盘算得到的LV容积比力小，重要也是由于Snake法自身存在的一些不敷。起首，Snake法要求活动外表的初始位置应该只管靠近于真实的外表，不然活动外表将收敛于错误的外表；其次，Snake法很难收敛到凹陷的地区。比力而言，Snake-GVF规那么具有较大的捕捉范畴，对付阔别真实外表的初始外表同样有用，也能将外表吸引到物体边沿的凹陷地区内，从而得到盘算精度较高的LV容积。别的，参数、和是按照履历来设定的，如前所述别离为0.1、1、0.1和1个像素，而且它们也实