專利名稱：無創(chuàng)式左心室的容積測(cè)定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上屬于四維圖像分析領(lǐng)域，更具體地涉及拍攝的心臟圖像攝影序列分析，且甚至更具體地涉及從拍攝的心臟圖像攝影序列測(cè)定左心室容積。
作為時(shí)間函數(shù)的心臟左心室(left ventricle LV)血液容量的估計(jì)對(duì)于心臟泵血功能的評(píng)價(jià)是重要的。磁共振成像(MagneticResonance Imaging MRI)由于其超時(shí)空和“解剖學(xué)”分辨率作為該容積評(píng)估的金標(biāo)準(zhǔn)而越來越獲得接受。磁共振(MRI)是一種主要用于醫(yī)學(xué)環(huán)境中產(chǎn)生人體內(nèi)高質(zhì)量圖像的成像技術(shù)。MRI基于核磁共振(nuclear magnetic resonance NMR)原理并發(fā)展成體積成像技術(shù)。具有確定切片厚度的切片由若干個(gè)體積元素或體素組成。計(jì)算體素的體積是用切片內(nèi)的平面內(nèi)分辨率，例如3mm3，乘以整個(gè)平面分辨率(through-plane resolution)，即切片間距，例如3mm，對(duì)于給定的實(shí)例，其得出的體素體積為3mm3。磁共振圖像由若干稱為像素的圖像元素組成。像素強(qiáng)度與待成像物體相應(yīng)體積元素或體素的內(nèi)容的NMR信號(hào)強(qiáng)度成正比。
心臟的短軸草圖(study)由覆蓋心臟某一部分的多個(gè)切片和心動(dòng)周期內(nèi)的多相位組成。該草圖通過對(duì)哺乳動(dòng)物身體內(nèi)部進(jìn)行成像的裝置獲得，例如磁共振(Magnetic Resonance MR)，計(jì)算機(jī)斷層攝影(Computer Tomography CT)，超聲(Ultrasound US)或核醫(yī)學(xué)(Nuclear Medicine NM)裝置?？色@得圖像序列以供進(jìn)一步分析。
為估計(jì)LV容積，左和右心室從頂部(底部)到基部(瓣膜平面)都覆蓋在該草圖中。從而可獲得心臟的四維圖像。多個(gè)切片(約10至15個(gè))構(gòu)成心臟的三維圖像。第四維是時(shí)間。一個(gè)完整的心臟收縮周期，即從舒張期末(心臟完全松弛，heart fully relaxed-ED)到收縮期末(心臟完全收縮，heart fully contracted-ES)并返回ED的一次心跳，通常在心動(dòng)周期內(nèi)約20個(gè)相位處獲得。
近似從MR圖像測(cè)量LV容積通常所采用的方法包括兩個(gè)步驟。首先描繪(delineate)心內(nèi)膜輪廓，即內(nèi)部心肌邊界，在MR圖像心臟草圖的全部MR圖像，通常為短軸切片描繪。心肌為心臟肌肉壁。其收縮以將血液泵出心臟，而后當(dāng)心臟再注入回血時(shí)松弛。其外表面稱為心外膜，而其內(nèi)層稱為心內(nèi)膜。此后基于該輪廓內(nèi)的面積和關(guān)于切片間距以及體素體積的知識(shí)計(jì)算LV容積。
已提出了若干種自動(dòng)描繪LV心內(nèi)膜輪廓的方法。然而，到目前為止，沒有一種方法能夠進(jìn)行真正的自動(dòng)描繪，因?yàn)榕R床用戶不得不進(jìn)行大量人工輪廓修正。在乳突肌或小梁面前，在心肌頂點(diǎn)處或當(dāng)描繪ES相位時(shí)，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法會(huì)產(chǎn)生偽結(jié)果。臨床醫(yī)生需要大量時(shí)間在典型MRI攝影系列上進(jìn)行一組描繪，即每系列約400次描繪或幾小時(shí)的人工工作。例如，20相位乘以10切片乘以2輪廓＝400輪廓乘以10秒每輪廓＝1小時(shí)11分；然而在實(shí)際中，這必須進(jìn)行4-5個(gè)強(qiáng)度水平，從而總時(shí)間可高達(dá)5小時(shí)。該時(shí)間約束抑制了LV容積測(cè)定中人工描繪的定期結(jié)合。
在US-B1-6,438,403中公開了另一種測(cè)定LV容積的方法。識(shí)別左心室LV圖像區(qū)域內(nèi)的籽晶體素，并將毗鄰體素的強(qiáng)度值與一閾值相比較以確定體素是對(duì)應(yīng)于血液還是對(duì)應(yīng)于肌肉組織。對(duì)于每個(gè)對(duì)應(yīng)于血液的毗鄰體素，識(shí)別其毗鄰體素并與該閾值相比較，由此重復(fù)該過程直到遇到預(yù)先建立的空間邊界或新毗鄰體素?cái)?shù)指示該過程移動(dòng)到相鄰心室內(nèi)。所識(shí)別的血液體素?cái)?shù)據(jù)用于計(jì)算心室容積。必須將大量數(shù)目的體素與毗鄰體素比較。該方法復(fù)雜且需要考慮計(jì)算能力。根據(jù)用于計(jì)算的計(jì)算機(jī)設(shè)備的能力，或者需要花費(fèi)很長時(shí)間獲得計(jì)算結(jié)果，或者如果采用快速設(shè)備，就意味著完成該計(jì)算在資金的代價(jià)上是很大的。該方法的另一個(gè)缺點(diǎn)是籽晶體素必須人工或自動(dòng)識(shí)別，無論哪種情況都易于出錯(cuò)。此外有籽晶區(qū)域生長的方法具有共同的缺點(diǎn)是只能檢測(cè)在其中放置籽晶的容積。如果，例如，由于乳突肌的特定幾何形狀，LV容積由兩個(gè)非連接子容積組成，兩個(gè)子容積中的一個(gè)可能會(huì)遺漏，則根據(jù)US-B1-6,438,403的方法計(jì)算的LV容積是不正確的。
本發(fā)明的一個(gè)目的是一種在心動(dòng)周期期間無創(chuàng)測(cè)定LV容積的可靠方法。另一個(gè)目的是提供一種比現(xiàn)有技術(shù)方法需要更少計(jì)算，從而更快獲得結(jié)果的方法。
本發(fā)明通過提供一種方法和包括根據(jù)附加專利權(quán)利要求書的計(jì)算程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中缺點(diǎn)并至少解決了上述識(shí)別問題。
根據(jù)本發(fā)明的總體解決方案是僅采用在舒張期末(ED)-即心臟完全松弛時(shí)所獲得的3D圖像中的心內(nèi)膜輪廓來估計(jì)LV容積。這些輪廓可人工指定或(半)自動(dòng)地得出?；谶@些輪廓以及在全部其它圖像中的像素強(qiáng)度，估計(jì)LV容積。
更具體地，根據(jù)本發(fā)明的基于圖像的LV容積測(cè)定方法是基于攝影系列中的強(qiáng)度變化。其背后的理論基于下列內(nèi)容-血液的信號(hào)強(qiáng)度在整個(gè)心動(dòng)周期中近似恒定，不依賴于獲得圖像所使用的成像方法，例如MR、CT、US、NM。
-血液的強(qiáng)度明顯不同于心肌的強(qiáng)度；對(duì)于CT和MR，血液比心肌組織亮，而且血液強(qiáng)度非常強(qiáng)，比心肌或肺組織強(qiáng)得多，且比與任何存在的心外膜脂肪可比的強(qiáng)度強(qiáng)得多。在US和NM中，血液通常較暗而心肌組織較亮。因此在心肌組織和血液之間存在強(qiáng)度對(duì)比，不依賴于所使用的成像裝置/方法。
-跨過心動(dòng)周期的直方圖中的變化由來自心室內(nèi)血液隨心室改變大小的強(qiáng)信號(hào)占優(yōu)勢(shì)。
-該變化與心室大小變化成正比，該測(cè)量從而提供一種測(cè)定心室容積和其它可導(dǎo)出的心臟功能性參數(shù)以及心動(dòng)周期中的相位的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一些方面，公開一種從通過對(duì)哺乳動(dòng)物身體內(nèi)部成像的裝置拍攝的心臟圖像攝影系列測(cè)定心動(dòng)周期期間總左心室(LV)容積的方法和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。對(duì)哺乳動(dòng)物身體內(nèi)部成像的裝置優(yōu)選為磁共振(MR)，計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)或核醫(yī)學(xué)(NM)模態(tài)或超聲(US)裝置。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面，提供一種方法，其中該方法從心臟攝影系列測(cè)定心動(dòng)周期期間總左心室(LV)容積。該方法包括的步驟有在舒張期末(ED)時(shí)描繪心臟攝影系列的全部切片中的心內(nèi)膜和心外膜輪廓，并隨后將這些在ED時(shí)描繪的心內(nèi)膜輪廓應(yīng)用到心動(dòng)周期的所有相位，并基于在ED時(shí)描繪的這些心內(nèi)膜輪廓內(nèi)的強(qiáng)度值來計(jì)算LV容積。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上已嵌有由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理的計(jì)算機(jī)程序，該程序用于從心臟攝影系列來計(jì)算心動(dòng)周期期間的左心室(LV)總?cè)莘e。該計(jì)算機(jī)程序包括在舒張期末(ED)描繪心臟攝影系列的全部切片中左心室的心內(nèi)膜和心外膜輪廓的第一代碼段，將在ED時(shí)描繪的心內(nèi)膜輪廓應(yīng)用到心動(dòng)周期的所有相位的第二代碼段，以及基于在ED時(shí)描繪的心內(nèi)膜輪廓內(nèi)的強(qiáng)度值來計(jì)算LV總?cè)莘e的第三代碼段。
本發(fā)明優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于提供一種在心動(dòng)周期期間的可靠無創(chuàng)的LV容積快速評(píng)估。此外，根據(jù)本發(fā)明的LV容積測(cè)定是高度準(zhǔn)確和可再現(xiàn)的。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將從下列本發(fā)明實(shí)施例的參照附圖的描述而變得更為明顯，附圖中

圖1是示意性說明術(shù)語“短軸”的透視圖；圖2A是示出所描繪的LV心肌在ED時(shí)的心內(nèi)膜和心外膜壁的心臟MR圖像；圖2B是圖2A的示意圖；圖3A是示出所描繪的LV心肌在ES時(shí)的心內(nèi)膜和心外膜壁的心臟MR圖像；圖3B是圖3A的示意圖；圖4A是在心動(dòng)周期從ED到ES期間8幅MR圖像的心臟MR序列，其中描繪有在ED得出的LV心肌的心內(nèi)膜和心外膜壁，并復(fù)制到后續(xù)相位；圖4B是圖4A的示意圖；圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)施例的流程圖；圖6和7是表示對(duì)于與整個(gè)序列人工描繪計(jì)算進(jìn)行比較的兩個(gè)病人，根據(jù)本發(fā)明的方法計(jì)算的在心動(dòng)周期期間LV總?cè)莘e的變化的曲線圖。
圖8是一組表示對(duì)于與整個(gè)序列人工描繪計(jì)算進(jìn)行比較的六個(gè)病人，根據(jù)本發(fā)明的方法計(jì)算的在心動(dòng)周期期間不同MR切片中LV容積變化的曲線圖。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)實(shí)施例的示意圖。
在根據(jù)圖5的本發(fā)明實(shí)施例中，示出方法10。根據(jù)方法10，通過評(píng)價(jià)由覆蓋整個(gè)心臟的多切片和心動(dòng)周期內(nèi)的多相位組成的心臟短軸MRI攝影系列在心動(dòng)周期上計(jì)算LV容積。心動(dòng)周期的MRI攝影系列不限于MRI攝影系列且在此描述的該實(shí)施例的MRI攝影系列不起限制作用。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法可從任何心臟攝影系列測(cè)定LV容積，不依賴于采用何種方法或裝置來拍攝心臟攝影系列。圖1中示出短軸切片的輪廓，其中示出了長軸2和短軸切片3。此外，心臟部分1示出左心室6、右心室7、心肌4、心外膜8和心內(nèi)膜5。
假設(shè)在該方法中，MRI攝影系列的第一圖像對(duì)應(yīng)于心動(dòng)周期中的ED相位。這一假設(shè)并非對(duì)所有所采用的圖像組都成立；然而第一圖像與ED相位間隔至多兩個(gè)圖像。ED相位定義為由人工建立的心內(nèi)膜輪廓所包圍的切片內(nèi)容積為最大時(shí)的相位。在ED圖像位于攝影系列的另一位置的情況下，可對(duì)圖像做一個(gè)簡單的重新排序以使其成為第一圖像。
遵循該假設(shè)，在心動(dòng)周期內(nèi)任何后續(xù)相位時(shí)的血液容量將會(huì)小于ED時(shí)的血液容量。心臟的人工觀測(cè)顯示心外膜輪廓(即心肌外部邊界)的趨勢(shì)，在整個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)保持相對(duì)固定，而心內(nèi)膜表面向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其接近ES時(shí)，近似朝向左心室血池的質(zhì)心。這可在圖4所示的示范性圖像序列中看出。
當(dāng)把ED心內(nèi)膜描跡復(fù)制到所有后續(xù)相位時(shí)，在ED時(shí)進(jìn)行的心內(nèi)膜描跡則會(huì)包含所有切片的LV血池。由于心外膜表面相對(duì)靜止的特性，所以包含心外膜或任何心外膜以外的器官也是不可能的。因此，這種復(fù)制到所有后續(xù)相位的描跡將包含只源自LV心肌和LV血池的信號(hào)。心臟的任何運(yùn)動(dòng)可自動(dòng)用(嚴(yán)格)配準(zhǔn)技術(shù)補(bǔ)償，如用于第一遍心肌灌注MR圖像系列的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，例如，如M.Breeuwer，M.Quist，L.Spreeuwers，I.Paetsch，N.A1-Saadi和E.Nagel等人于2001年6月在德國柏林的會(huì)議錄CARS 2001上發(fā)表的“Towards automaticquantitative analysis of cardiac MR perfusion images”中所描述的。
通過對(duì)攝影系列中的第一圖像(接近ED時(shí))的心內(nèi)膜描跡21和心外膜描跡20，計(jì)算出心肌23(在描跡20，21之間)的平均體素強(qiáng)度。這在圖2A和2B中以示范性的MR圖像200(圖2A)和相應(yīng)的示意圖201(圖2B)示出，其中LV血液容量22在心內(nèi)膜描跡21內(nèi)。當(dāng)心內(nèi)膜描跡21復(fù)制并粘貼到后續(xù)相位(如圖4A和4B所示)并對(duì)所包含的體素進(jìn)行積分時(shí)，該積分主要是血液和包含的心肌所產(chǎn)生的強(qiáng)度得到，也就是IT＝IB+IMYO(1)其中IT為總信號(hào)強(qiáng)度，IB為血液產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)度，IMYO為包含在該輪廓內(nèi)的任何心肌產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)度。如圖3A，3B和圖4A，4B中可以看出，心內(nèi)膜向LV血池的質(zhì)心移動(dòng)。圖3A是示范性MR圖像300(圖3A)，而相應(yīng)的示意圖301在圖3B中示出。在ES時(shí)的心內(nèi)膜描跡是用圖3A和3B中所示的線31所描繪的。在ES時(shí)的LV血池在32示出。在ES時(shí)的心外膜描跡30大致與在ED時(shí)的心外膜描跡相同。因此心肌對(duì)整個(gè)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)將從ED(圖4A中的圖像41)到ES(圖4A中的圖像42)增加并從ES返回ED時(shí)減少。其它貢獻(xiàn)可來自于肺部、右心室血池和心外膜脂肪。這些將僅在當(dāng)心臟運(yùn)動(dòng)較大使它們?cè)诤罄m(xù)相位由心內(nèi)膜覆蓋的情況下發(fā)生。
圖4A和4B示出從ED41到ES42在時(shí)間t上的攝影序列。圖4A是示范性MR攝影序列400，而相應(yīng)的示意圖401在圖4B中示出。線45指示在ED之后的后續(xù)相位的心內(nèi)膜邊界且包含血池46。從ED到ES的點(diǎn)線21指示在ED時(shí)所描繪的心內(nèi)膜描跡。
由輪廓(AT)所包含的總面積等于血液產(chǎn)生的面積(AB)和心肌產(chǎn)生的面積(AMYO)之和，從而AT＝AB+AMyD(2)在步驟51計(jì)算這些面積。
在該方法的步驟52，為心肌(SMYO)和血液(SB)計(jì)算每個(gè)體素的平均強(qiáng)度，其中二者均從初始心內(nèi)膜和心外膜描跡計(jì)算，并假設(shè)該信號(hào)強(qiáng)度與所包含的面積成正比，也就是IB＝AB×SB(3)和IMYO＝AMYO×SMYO(4)解方程1，2，3，和4以得出血液所產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)度IB(方程5)，得到由血液產(chǎn)生的積分強(qiáng)度的改進(jìn)估計(jì)。這包括對(duì)來自可能存在的任何心肌的信號(hào)的補(bǔ)償。
IB=SBIT-SDSMYOATSB-SMYO---(5)]]>因此，在CMR心動(dòng)周期的某一相位注入血液的總LV容積VLV計(jì)算為VLV=Σi=1nVED,iIT,iIT,ED---(6)]]>
其中n為包括LV總?cè)莘e的切片總數(shù)，VED，i是在LV舒張期末該LV的切片數(shù)i的計(jì)算容積值，IT，i是在心內(nèi)膜定界切片i的檢測(cè)強(qiáng)度，以及IT，BD是ED時(shí)的總強(qiáng)度。這在所示方法的步驟53中進(jìn)行。
VLV是時(shí)間t的函數(shù)并如上所述在心動(dòng)周期期間變化(在ED時(shí)最大，在ES時(shí)最小)。計(jì)算出的VLV(t)的兩個(gè)實(shí)例如圖6和7中的實(shí)線所示。因此在方法的步驟54中檢查，是否已從MR攝影系列對(duì)被檢測(cè)的心動(dòng)周期中的所有相位均計(jì)算了該LV容積。在對(duì)所有相位計(jì)算了全部LV容積之前，該方法通過在步驟55增加至下一相位切片并如上所述計(jì)算復(fù)制的ED心內(nèi)膜描跡內(nèi)的強(qiáng)度，而分支返回步驟53。以這種方式計(jì)算全部切片的LV容積的總和得到每個(gè)相位的總LV容積，最后得出整個(gè)MR攝影系列上的總LV容積，如圖6和7中的曲線圖所示。
進(jìn)行臨床研究來驗(yàn)證該方法。在十個(gè)進(jìn)行心臟MRI以進(jìn)行冠狀動(dòng)脈疾病調(diào)查的病人中獲得短軸心電圖觸發(fā)的穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)SENSE圖像。從8-9個(gè)鄰接切片中選取對(duì)應(yīng)于接近基部、中部和頂部的三個(gè)切片，以下面的數(shù)據(jù)進(jìn)行成像切片厚度8-10mm；視場(chǎng)350×344-390×390mm；圖像尺寸256×256；在該心動(dòng)周期中有20-25個(gè)相位；翻轉(zhuǎn)角50-55°；TE 1.56-1.68ms；TR 3.11-3.37ms。該圖像是在具有主梯度的Philips Gyrostan Intera 1.5T上，利用五元(five-element)心臟協(xié)同線圈以及向量心電圖獲得的。
對(duì)于每個(gè)選定切片，每個(gè)圖像組的心內(nèi)膜和心外膜描跡都是對(duì)第一圖像人工執(zhí)行的。從這些描跡來計(jì)算AT，SMYO和SB。對(duì)于每個(gè)后續(xù)圖像，通過對(duì)由心內(nèi)膜描跡所包含的全部體素的強(qiáng)度值求和來計(jì)算IT。而后根據(jù)方程5計(jì)算IB。
為驗(yàn)證該結(jié)果，對(duì)每個(gè)圖像進(jìn)行人工描繪并計(jì)算那個(gè)輪廓所包含的體素?cái)?shù)。將體素?cái)?shù)乘以單個(gè)體素的容積以得到每個(gè)圖像的總心內(nèi)膜容積。通過計(jì)算使第一圖像的積分值與該圖像人工的描跡所包含的容積一致的因數(shù)，使IB值標(biāo)準(zhǔn)化為心內(nèi)膜容積以使它們繪制在相同軸上。該因數(shù)而后應(yīng)用到該切片全部圖像的強(qiáng)度和中。得出值的曲線如圖8所示。這些軌跡，與其人工導(dǎo)出軌跡極為相似。強(qiáng)度導(dǎo)出軌跡的平滑特性暗示對(duì)心功能的描述比粗糙的人工導(dǎo)出軌跡看上去更加真實(shí)，這是由于在人工描繪中存在固有誤差。
圖6-8所示的曲線圖顯示與由人工描繪產(chǎn)生的容積類似的形狀和特性。
對(duì)該方法或至少該結(jié)果的進(jìn)一步改進(jìn)可包括對(duì)乳突肌的描繪并且考慮到它們對(duì)容積測(cè)量結(jié)果的后續(xù)影響?？梢灶A(yù)料，這種變形可用于進(jìn)一步改進(jìn)所獲得曲線的相似度。
圖9示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例9的示意圖。在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)90上嵌有由計(jì)算機(jī)91進(jìn)行處理的計(jì)算機(jī)程序，該程序以從所提供的MRI攝影系列計(jì)算在心動(dòng)周期期間整個(gè)左心室(LV)的容積。該計(jì)算機(jī)程序包括用于在舒張期末(ED)描繪MR攝影系列的所有切片中左心室的心內(nèi)膜和心外膜輪廓的第一代碼段92，用于將在舒張期末時(shí)描繪的心內(nèi)膜輪廓應(yīng)用到心動(dòng)周期的所有相位的第二代碼段93，以及用于基于在ED時(shí)描繪的心內(nèi)膜輪廓內(nèi)的強(qiáng)度值來計(jì)算整個(gè)LV容積的第三代碼段94。該計(jì)算機(jī)通常為通用計(jì)算機(jī)。
當(dāng)采用MR圖像時(shí)，穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)(SSFP)MR圖像特別適合于根據(jù)本發(fā)明的LV容積測(cè)定，因?yàn)镾SFP MR圖像中的血液信號(hào)強(qiáng)度在整個(gè)心動(dòng)周期中接近恒定。
除評(píng)估LV容積外，該方法還可用作在不同壓力水平下獲得的LV功能圖像時(shí)間配準(zhǔn)中的第一步驟。LV功能通常以壓力水平數(shù)(4-5個(gè)水平)來評(píng)估。作為漸增壓力的函數(shù)的心臟時(shí)間活動(dòng)是極其非線性的，這意味著所得到的相位不能簡單地由時(shí)間軸的線性縮放進(jìn)行匹配?？刹捎盟鶞y(cè)量的LV容積曲線作為一個(gè)輸入來進(jìn)行時(shí)間縮放。在這些曲線中，例如可確定壓縮和松弛的時(shí)間間隔，且這些時(shí)間間隔可在壓力水平之間匹配。
通過以上所描述的功能心臟MR(CMR)圖像的處理，有可能確定某個(gè)圖像是在心動(dòng)周期中的哪一點(diǎn)獲取的。這些包括靜止/壓力數(shù)據(jù)組中等價(jià)圖像的確定，用于使配準(zhǔn)策略最優(yōu)化或?qū)π膭?dòng)過速病人進(jìn)行評(píng)價(jià)的ES識(shí)別。
可以用幾種方式來導(dǎo)出這種相位信息，可由其確定相位的兩個(gè)主要方式是，從同時(shí)記錄的ECG信號(hào)，或從實(shí)際圖像數(shù)據(jù)。一種可替換的然而極為有創(chuàng)的方法是通過分析由心室內(nèi)壓力導(dǎo)管獲得的測(cè)量結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，心動(dòng)周期內(nèi)的相位確定是通過分析MRI攝影圖像系列進(jìn)行的。
最明顯和最常用的確定相位的圖像導(dǎo)出方法是通過攝影系列的人工觀察?？商鎿Q地，可進(jìn)行左心室心內(nèi)膜表面描跡所包含的容積分析。這已用于識(shí)別可商業(yè)獲得的MASS包(版本4.2，Medis，Leiden，theNetherlands)中的舒張期末和收縮期末。然而，雖然識(shí)別出ED和ES相位，此處需要整個(gè)心動(dòng)周期的表示，但是在這些點(diǎn)之間已進(jìn)行了線性內(nèi)插。
無論人工還是自動(dòng)生成的一組心內(nèi)膜描跡都包含了進(jìn)行心動(dòng)周期內(nèi)相位具體分析的足夠數(shù)據(jù)。目前，當(dāng)如上所述進(jìn)行描繪時(shí)，自動(dòng)描繪技術(shù)遇到一些難題。
對(duì)于那些將心肌顯示得比左心室血池更亮的成像模式，在應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的LV容積測(cè)量方法之前要采用預(yù)處理步驟來轉(zhuǎn)換圖像。
根據(jù)本發(fā)明的方法通常在通用計(jì)算機(jī)上實(shí)施。然而，該方法還可在專用方案中實(shí)施，如由例如DSP芯片ASIC之類的特定設(shè)計(jì)的集成電路等執(zhí)行的代碼段。
以上已參照具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。然而在附加的權(quán)利要求書范圍內(nèi)的，還可同樣存在除上述優(yōu)選實(shí)施例外的其它實(shí)施例，例如，除上述描述以外的描繪心內(nèi)膜和心外膜輪廓的不同方式，拍攝攝影系列的不同方式，計(jì)算攝影圖像中強(qiáng)度的不同方式，攝影圖像的不同切片厚度，表示心動(dòng)周期的不同數(shù)目的相位/圖像，由硬件或軟件執(zhí)行上述方法，其它拍攝裝置或獲取心臟攝影系列的方法等。
此外，術(shù)語“包括/包含”在本說明書中使用時(shí)，不排除其它元件或步驟，術(shù)語“一”和“一個(gè)”不排除多個(gè)和單個(gè)處理器或其它單元可完成權(quán)利要求書中所記載的幾個(gè)單元或電路功能。
權(quán)利要求
1.一種從心臟攝影系列測(cè)定在心動(dòng)周期期間左心室(LV)內(nèi)部總?cè)莘e的方法，該方法包括以下步驟在舒張期末(ED)描繪所述攝影系列的全部切片中左心室的心內(nèi)膜和心外膜輪廓，將在ED時(shí)描繪的心內(nèi)膜輪廓應(yīng)用到心動(dòng)周期的所有相位，和基于在ED時(shí)描繪的心內(nèi)膜輪廓內(nèi)的強(qiáng)度值來計(jì)算LV內(nèi)部總?cè)莘e。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括基于所描繪的心內(nèi)膜和心外膜輪廓來計(jì)算在ED時(shí)心肌和血液體素的平均強(qiáng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括采用平均強(qiáng)度值來補(bǔ)償在心動(dòng)周期的后續(xù)相位期間在ED時(shí)所描繪的心內(nèi)膜輪廓所包圍的心肌。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中LV內(nèi)部容積按下式計(jì)算VLV=Σi=1nVED,iIT,iIT,ED,]]>其中n是包括LV總內(nèi)部容積的切片總數(shù)，VED，i是所計(jì)算的在LV舒張期末的LV切片數(shù)i的內(nèi)部容積，IT，i是心內(nèi)膜定界內(nèi)切片i的所檢測(cè)到的強(qiáng)度，和IT，ED是在ED時(shí)的總強(qiáng)度。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的方法，其中所述攝影系列是包括覆蓋至少左心室和心動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)相位的多切片的心臟短軸草圖。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的方法，還包括從在不同壓力水平獲得攝影序列來測(cè)定LV容積，由此確定作為漸增壓力的函數(shù)的心臟的時(shí)間活動(dòng)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的方法，其中所述攝影系列是在所述方法之前在用于對(duì)哺乳動(dòng)物身體內(nèi)部進(jìn)行成像的裝置上拍攝的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述用于對(duì)哺乳動(dòng)物身體內(nèi)部進(jìn)行成像的裝置是磁共振(MR)，計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)，核醫(yī)學(xué)(NM)或超聲(US)裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中MRI草圖包括穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)(SSFP)成像。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的方法，還包括補(bǔ)償心臟運(yùn)動(dòng)。
11.一種計(jì)算機(jī)-可讀介質(zhì)(90)，在其上嵌有由計(jì)算機(jī)(91)進(jìn)行處理的計(jì)算機(jī)程序，該程序從攝影系列計(jì)算在心動(dòng)周期期間左心室(LV)總?cè)莘e，該計(jì)算機(jī)程序包括用于在舒張期末(ED)描繪所述攝影系列的全部切片中左心室的心內(nèi)膜和心外膜輪廓的第一代碼段(92)，用于將在ED時(shí)描繪的心內(nèi)膜輪廓應(yīng)用到心動(dòng)周期的所有相位的第二代碼段(93)，以及用于基于在ED時(shí)描繪的心內(nèi)膜輪廓內(nèi)的強(qiáng)度值來計(jì)算整個(gè)LV容積的第三代碼段(94)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的計(jì)算機(jī)-可讀介質(zhì)，其中所述第一代碼段自動(dòng)描繪心內(nèi)膜和心外膜輪廓。
全文摘要
一種方法和一種包括用于計(jì)算心動(dòng)周期期間總左心室(LV)容積的程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。僅采用在舒張期末(ED)－即心臟完全松弛的時(shí)刻－獲得的心臟3D圖像中的心內(nèi)膜輪廓來估計(jì)LV容積。這些輪廓由人工指定或(半)自動(dòng)導(dǎo)出。以這些輪廓以及全部其它圖像的像素強(qiáng)度為基礎(chǔ)，基于由該輪廓(ED LV血池)所包圍面積內(nèi)的強(qiáng)度變化來估計(jì)LV容積。這些變化與心室大小的變化成正比。因此，可導(dǎo)出心室容積和其它可導(dǎo)出的心功能參數(shù)以及心動(dòng)周期內(nèi)的相位。在該方法之前，拍攝3D圖像采用對(duì)哺乳動(dòng)物身體內(nèi)部成像的裝置，如磁共振(MR)，計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)，核醫(yī)學(xué)(NM)或超聲(US)裝置。
文檔編號(hào)G06T5/00GK1777898SQ200480010928
公開日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2004年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月24日
發(fā)明者N·M·I·諾布勒, M·布里尤維 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司