CN101297763A - 解剖式m型心动图的瞬时速度与加速度的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种解剖式M型心动图的瞬时速度和瞬时加速度的检测方法，其特征是它包含边缘提取模块、速度生成模块及加速度生成模块，其中边缘提取模块包含线状模板，本发明是在解剖式M型心动图中任意选择所需对应心脏某结构某一部位的解剖式M型心动图波形，并对其作边缘提取后，对其作时间的离散函数微分，即可得到该部位每一时刻的运动速度，再对其作时间的离散函数微分，从而得到该部位每时刻运动加速度，本发明可以准确地测量心脏各结构各部位各时刻的运动速度及加速度，从而将更深层次地无创伤地揭示心脏各部位的运动信息，为心脏疾病的诊断和血液动力学的研究提供重要的科学依据。

Description

解剖式M型心动图的瞬时速度与加速度的检测方法

技术领域

本发明涉及一种瞬时速度与加速度的检测方法，特别是一种解剖式M型心动图的瞬时速度与加速度的检测方法。

背景技术

当前进口的彩超(即彩色多普勒超声心动图仪)中大量设备都具有解剖式M型心动图的功能。它是在二维超声心脏截面图象基础上重建出某一方向线上心脏各结构组织的部位的移动随时间波形图。

目前进口的彩超中除了原来血液速度的多普勒检测外还实现了对心脏组织某位置瞬时运动速度在超声射束方向上分量的检测，也即是组织多普勒技术。现有彩超设备的组织多普勒功能检测组织速度，由于它从固定的超声波束的回波频率因为速度而产生的频偏转换过来，而不是直接测量。这样探测运动速度只能是固定的一些波束方向上的速度分量，而且只要探头能检测的频偏都要被转换成速度的。非检测组织部位的速度被探头检测到也要被转换为速度检测噪声，所以当前的组织多普勒设备没有办法进一步转为瞬时加速度的检测，就是因为组织多普勒速度检测精确性的限制。

我们在相关领域完成了2个国家发明专利，并已得到授权。一个是“全方向M型心动图方法及其系统”，专利号：ZL98125713.5，2001年7月授权；另一个是“全方向M型心动图的速度场与加速度场检测方法与装置”，专利号：ZL200310104284.0，2007年11月31日授权。尽管发明专利：全方向M型心动图的速度场与加速度场检测方法与装置(其专利号为ZL200310104284.0)解决了全方向M型心动图的瞬时速度场与加速度场的检测，但它未能解决解剖式M型心动图的瞬时速度与加速度的检测。

发明内容

本发明所要解决技术问题的是提供一种解剖式M型心动图的瞬时速度与加速度的检测方法，它可以准确地测量心脏各结构各部位各时刻的运动速度及加速度，从而将更深层次地无创伤地揭示心脏各结构部位的运动信息，为诊断心脏疾病提供准确的检测依据。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

1.从解剖式M型心动图中选择所需的可以代表心脏某结构指定部位的灰度(位置)～时间波形图，检测准确出可以代表该部位运动轨迹的准确平滑的“边缘”曲线，即S＝S(t)。

2.将这运动轨迹对时间作离散函数的一阶微分，从而得到瞬时速度，即V＝Δs/Δt。

3.对已求得的瞬时速度经平滑后对时间作离散函数一阶微分，从而得到瞬时加速度，

即a＝Δv/Δt.

所述的从已经选择的灰度(位置)～时间波形图中提取的“边缘”曲线，即S＝S(t)是利用移动线状模板检测出代表心脏某结构该位置该时刻活动波形点随时间的运动轨迹。

所述的S＝S(t)，对其个别断离点、奇异点作人工奇、离点的干预并平滑，从而得到连续完整的边缘包络线。

所述的连续完整的边缘包络线用滤波和灰度差法等对其边缘进行纠正并平滑，得到准确的心脏某结构指定部位的运动轨迹。

所述的瞬时速度经平滑后形成了连续完整的V＝V(t)。

所述的瞬时加速度经平滑后形成了连续完整的a＝a(t)。

所述的S＝S(t)、V＝V(t)及a＝a(t)的图形均可回送显示、存储、打印数据管理模块，并可显示、存储、打印输出。

实现解剖式M型心动图瞬时速度与加速度的检测方法的装置包含解剖式M型心动图像转换、基准制定模块，显示存储打印数据管理模块，时距标志转换、校准模块，开窗截取同步心电图(ECG)模块，还包含边缘提取模块、瞬时速度生成模块、瞬时加速度生成模块，其边缘提取模块包含一线状模板，由解剖式M型心动图像转换、基准制定模块输出进入选取解剖式M型心动图波形模块所选择的心动图经边缘提取模块中的线状模板处理后输出心脏被测点的位置随时间的运动轨迹，即S＝S(t)，该运动轨迹经瞬时速度生成模块处理后输出瞬时速度包络线V＝V(t)，该包络线经瞬时加速度生成模块处理后输出瞬时加速度包络线a＝a(t)，上述S＝S(t)、V＝V(t)及a＝a(t)的心动信息图形均可通过显示存储打印数据管理模块显示存储打印出来。

本发明是在当前进口的彩超(即彩色多普勒超声心动图仪)大量设备中都具有解剖式M型心动图的功能的基础上进一步揭示被选择的心脏某结构某部位对应的心动图(即运动轨迹)，经边缘提取模块获得波形线，并经瞬时速度生成模块及瞬时加速度生成模块得到它的速度包络线及加速度包络线，从而能更深层次地无创伤地揭示心脏各部位的运动信息，本发明提供了心脏舒缩过程中心内各结构如房室壁、血管等部位点上的各时刻移动幅度、瞬时速度、瞬时加速度以及腔体壁厚度及其变化过程的数据，这是对心脏各结构的舒缩功能等心脏运动、形变数据及其过程中数据(包括时相比较数据)的直接地准确检测。它对比国际上最新的室壁运动(只能测到速度)的多普勒检测具有不受方向限制和不是经过其他参数(如频率)转换为速度，而是直接测量的两大优点，尤其重要的它还能检测瞬时加速度，由于它可以生成任意方向解剖式M型心动图及其瞬时速度、瞬时加速度，所以它还能够对心脏各结构各部位的总体和细节之间的互相影响与关系进行分析、研究和评价，此外，同一个采样序列超声心动图截面像群得到的所有解剖式M型心动图及其瞬时速度、瞬时加速度包络线图和二维超声心动图下方的心电图(作时轴基准)都互相同步，可以进行幅值、时相等比较和测量。为此，它将对心脏疾病的诊断和血液动力学的研究有着重大的意义。

附图说明

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。

图示为本发明的检测方法原理框图。

具体实施方式

如图示本发明包含如下步骤：

1.将来自彩超输出或已存储在各种盘中或从网络或E-mail等等方法得到的解剖式M型心动静态图(有JPG，BMP等格式)进入解剖式M型心动图像转换、基准制定模块将进来的各种格式的解剖式M型心动静态图都转换为BMP格式静态图，并确定时间轴(始点)的基准线，和被提取的解剖式M型心动静态图。

2.时距标志、校准模块将被提取的解剖式M型心动静态图上的时间和距离刻度换算为当前图的X、Y方向像素点间隔时距值，从而达到静态图上的(y、x轴)可测到的像素点数的实际位移基准度量单位(厘米等)和时间基准度量单位(秒等)的转换，从而使得该数据具有可比性、可知性。

3.开窗截取同步心电图(ECG)模块以开窗截取方法从基准线的始点开始截取该心电图(ECG)部分

4.同样地选取解剖式M型心动波形图模块以开窗截取方法从基准线的始点可开始截取被选定要作速度、加速度检测组织的某一解剖式M型心动波形图；该操作可以从被提取的解剖式M型心动静态图多次截取、选定对应不同组织的多个解剖式M型心动波形图。

5.以上心电图(ECG)和对应不同组织的各个解剖式M型心动波形图被分别编号，并送进显示、存储、打印数据管理模块以便显示、存储、打印和各种控制及管理

6.选取某一编号的解剖式M型心动波形图进入边缘提取模块，经边缘提取模块中的线状模板处理后输出对应该组织随时间活动波形。由于该活动波形是以下检测的基础，而且超声调辉型波形显示质量有时不很理想(如出现脱落等现象)，所以该模块还进行了滤波、人工干预等处理得到去噪声、连续平滑等效果，从而得到该组织某部位随时间的离散活动波形或称为该组织运动的离散函数，即S＝S(t)

7.将S(t)送进瞬时速度生成模块进行一阶离散函数微分得：V＝Δs/Δt＝V(t)瞬时速度的检测。

8.将V(t)送进瞬时加速度生成模块再进行一阶离散函数的微分得：a＝Δv/Δt＝a(t)瞬时加速度的检测。

9.将S＝S(t)、V＝V(t)、a＝a(t)分别按原采样率的离散函数，被平滑滤波等处理后送往显示、存储、打印数据管理模块。

10.进入显示、存储、打印数据管理模块的图像、图形及各种相关检测结果数据根据使用者的要求被控制和调进计算机和外设的硬盘、显示器与打印机进行相关的工作。

实现解剖式M型心动图瞬时速度与加速度的检测方法的装置包含解剖式M型心动图像转换、基准制定模块，显示存储打印数据管理模块，时距标志转换、校准模块，开窗截取同步心电图(ECG)模块，还包含边缘提取模块、瞬时速度生成模块、瞬时加速度生成模块，其边缘提取模块包含一线状模板，由解剖式M型心动图像转换、基准制定模块输出进入选取解剖式M型心动图波形模块所选择的心动图经边缘提取模块中的线状模板处理后输出心脏被测点的位置随时间的运动轨迹，即S＝S(t)，该运动轨迹经瞬时速度生成模块处理后输出瞬时速度包络线V＝V(t)，该包络线经瞬时加速度生成模块处理后输出瞬时加速度包络线a＝a(t)，上述S＝S(t)、V＝V(t)及a＝a(t)的心动信息图形均可通过显示存储打印数据管理模块显示存储打印出来。

Claims (9)

1.一种解剖式M型心动图的瞬时速度和瞬时加速度的检测方法包含如下步骤：

1)从解剖式M型心动图中选择所需的可以代表心脏某结构指定部位的灰度(位置)～时间波形图，准确检测出可以代表该部位运动轨迹的准确平滑的“边缘”曲线，即S＝S(t)；

2)将这运动轨迹对时间作离散函数的一阶微分，从而得到瞬时速度，即V＝Δs/Δt；

3)对已求得的瞬时速度经平滑后对时间作离散函数一阶微分，从而得到瞬时加速度，即a＝Δv/Δt。

2.根据权利要求1所述的解剖式M型心动图的瞬时速度和瞬时加速度的检测方法，其特征是所述的从已经选择的灰度(位置)～时间波形图中提取的“边缘”曲线，即S＝S(t)是利用移动线状模板检测出代表心脏某结构该位置该时刻活动波形点随时间的运动轨迹。

3.根据权利要求1所述的解剖式M型心动图的瞬时速度和瞬时加速度的检测方法，其特征是所述的S＝S(t)，对其个别断离点、奇异点作人工奇、离点的干预和平滑，从而得到连续完整的边缘包络线。

4.根据权利要求1所述的解剖式M型心动图的瞬时速度和瞬时加速度的检测方法，其特征是所述的完整的边缘包络线用滤波和灰度差法等对其边缘进行纠正并平滑，得到准确的心脏某结构指定部位的运动轨迹。

5.根据权利要求1所述的解剖式M型心动图的瞬时速度和瞬时加速度的检测方法，其特征是所述的瞬时速度v＝v(t)经平滑后形成了连续完整的V＝V(t)。

6.根据权利要求1所述的解剖式M型心动图的瞬时速度和瞬时加速度的检测方法，其特征是所述的瞬时加速度a＝a(t)经平滑后形成了连续完整的a＝a(t)。

7.根据权利要求1所述的解剖式M型心动图的瞬时速度和瞬时加速度的检测方法，其特征是所述的S＝S(t)、V＝V(t)及a＝a(t)的图形均可回送解剖式M型心动图总系统的显示、存储、打印数据管理模块，并可显示、存储、打印输出。

8.根据权利要求1至7所述的解剖式M型心动图瞬时速度与加速度的检测方法，其特征是实现解剖式M型心动图瞬时速度与加速度的检测方法的装置包含解剖式M型心动图像转换、基准制定模块，显示存储打印数据管理模块，时距标志转换、校准模块，开窗截取同步心电图(ECG)模块，边缘提取模块、瞬时速度生成模块、瞬时加速度生成模块，其边缘提取模块包含一线状模板，由解剖式M型心动图像转换、基准制定模块输出进入选取解剖式M型心动图波形模块所选择的心动图经边缘提取模块中的线状模板处理后输出心脏被测点的位置随时间的运动轨迹，即S＝S(t)，该运动轨迹经瞬时速度生成模块处理后输出瞬时速度包络线V＝V(t)，该包络线经瞬时加速度生成模块处理后输出瞬时加速度包络线a＝a(t)，上述S＝S(t)、V＝V(t)及a＝a(t)的心动信息图形均可通过显示存储打印数据管理模块显示存储打印出来。

9.根据权利要求8所述的解剖式M型心动图瞬时速度与加速度的检测方法，其特征是所述的线状模板是一般边缘检测模板的垂直方向检测模板。

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