彩色多普勒图像心脏流场流线可视化方法

为了解决心脏流体运动状态的可视化描述问题,根据心脏流场超声图像的特点,提出一种基于彩色多普勒图像信息的心脏流体运动平面流线可视化描述方法.该方法采用点源和点汇表示二维观测区域的三维流动,通过拓展流函数计算原理实现多普勒流函数值的计算;以点源和点汇作为平面流线的起点和终点,根据同一流线上多普勒流函数值相等的原理绘制平面流线;选取平面流线中的封闭曲线获得心脏流场内涡流流线图.实验结果表明,文中方法能够对彩色多普勒图像中的流体运动状态进行有效的可视化描述,并能有效地描述心脏流体的涡流运动状态,为心脏流体运动状态的有效可视化观察和精确量化评价提供了一种新方法.

血流向量图评价心脏再同步化治疗慢性心衰患者短期内左心室收缩期流场演变

目的:应用血流向量图(vector flow mapping,VFM)观察行心脏再同步化治疗(cardiac resynchronization therapy,CRT)的慢性心衰(chronic heart failure,CHF)患者术后短期左心室收缩期血流结构和涡流变化情况。方法:收集我院行CRT的17例患者,分别在术前和术后3个月采集超声心动图资料。依次测量左心室舒张末期内径(left ventricular end-diastolic diameter,LVEDD)、左心室收缩末期内径(left ventricular end-systolic diameter,LVESD)、左心室舒张末期容积(left ventricular end-diastolic volume,LVEDV)、左心室收缩末期容积(left ventricular end-systolic volume,LVESV)、二尖瓣反流容积(mitral regurgitation volume,MRV),并计算左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)。利用VFM软件采集左心室内血流向量图像,启用涡流模式图,测量时相选取二尖瓣关闭(mitral valve closure,MVC)、主动脉瓣开放(aortic valve open,AVO)和收缩期涡流结束瞬间。结果:14例术后3个月除心功能分级较术前改善,其余指标无明显变化;3例病情加重或无改善。超声心动图显示心腔减小,二尖瓣反流程度减轻,主动脉速度时间积分增加,左心室内同步性改善。收缩期左心室内涡流特征较术前发生显著改变:等容收缩期内涡流中心位置更加靠近基底部,涡流衰减程度减轻;射血期涡流衰减明显。术后等容收缩期缩短而射血期延长,收缩期内涡流持续时间缩短。涡流中心纵向位置小于术前,而横向位置在涡流结束瞬间大于术前,说明术后3个月时的涡流中心更加靠近基底部并向流出道方向移动。涡流直径在主动脉瓣开放前显著增大,而在涡流观测结束瞬间小于术前。涡流面积也相应地呈现先大后小的规律。流量与面积变化一致。主动脉瓣开放瞬间左心室基底部超向主动脉方向的向量速度显著大于术前,而涡流观测终点时刻心尖部速度小于术前。结论:VFM可展示CRT在等容收缩期和射血期内对左心室内涡流特征和演变情况的影响,反映了CRT术后左心室内流场特征明显向有益于左心室功能改善的方向发生变化。

短暂中断心脏再同步化治疗功能性二尖瓣反流对左心室腔内流场的影响

目的应用血流向量成像图(VFM)评价心脏再同步化治疗(CRT)中长期患者临时短暂中断CRT治疗,功能性二尖瓣反流(FMR)对左心室腔内流场的影响。资料与方法回顾性分析宁夏医科大学总医院2021年1—10月CRT术后6个月以上有轻中度二尖瓣反流患者36例,分别于临时短暂中断CRT前后行超声心动图检查,测量左心室舒张末期容积(LVEDV)及收缩末期容积(LVESV),并计算左心室射血分数(LVEF);采用近端等速表面积(PISA)法定量评估FMR程度,测量二尖瓣有效反流口面积(EROA)及反流容积(MRV)。脉冲波多普勒于心尖左心室长轴切面记录二尖瓣及主动脉瓣频谱,并依据频谱测量收缩期各时相组成:等容收缩期(IVC)为二尖瓣关闭至主动脉瓣开放(AVO)的间期,射血期为AVO至主动脉瓣关闭(AVC)的间期。利用VFM软件采集左心室内血流向量图像,启用涡流模式图,取二尖瓣关闭瞬间、AVO瞬间、涡流观测终点3个时刻,分别测量涡流中心的横向位置、纵向位置、流量、面积并观察其演变特征。结果与中断CRT前比较,中断CRT 15 min后患者的LVEDV、LVESV、EROA、MRV均增加(t=2.356、2.258、4.621,P均<0.05);等容收缩期内纵向位置和涡流面积在AVO时刻中断CRT后小于中断前(t=2.764、2.258,P均<0.05),且等容收缩期涡流流量衰减幅度中断CRT后高于中断前(t=2.414,P<0.05);射血期内纵向位置和涡流面积在涡流观测终点中断CRT后显著大于中断前(t=2.642、2.414,P均<0.05),射血期涡流面积衰减幅度、射血期涡流流量衰减幅度中断后小于中断前(t=2.414、2.642,P均<0.05)。结论短暂中断CRT会加重FMR,同时FMR对于左心室内收缩期血液流畅会造成多方面的不良影响。VFM技术能无创、客观地评价CRT中长期患者暂时中断CRT时FMR对左心室流场的影响。

基于光流场与语义特征融合的心脏Cine-MRI左心室心肌分割方法

由于运动原因会造成活体心脏MRI图像中左心室心内膜与心肌边缘轮廓模糊,进而导致分割不准确以及分割精度较低,针对这些问题,本文提出一种基于光流场与语义特征融合的心脏4D Cine-MRI (magnetic resonance imaging)左心室心肌分割模型OSFNet.该模型包含了光流场计算和语义分割网络:将光流场计算得到的运动特征与图像语义特征进行融合,通过网络学习达到了最优的分割效果.模型采用编码器-解码器结构,本文提出的多感受野平均池化模块用于提取多尺度语义特征,减少了特征丢失;解码器部分使用了多路上采样方法和跳跃连接,保证了语义特征被有效还原.本文使用ACDC公开数据集对模型进行训练与测试,并分别与DenseNet和U-Net在左心室内膜分割、左心室内膜和心肌分割目标上进行对比.实验结果表明, OSFNet在Dice和HD等多个指标上取得了最佳效果.

左西孟旦对急性失代偿性心力衰竭患者心脏血流动力学及心腔内血液流场的影响

目的 探讨左西孟旦对急性失代偿性心力衰竭患者心脏血流动力学及心腔内血液流场的影响.方法 选择山西医科大学第二医院2016年1月至2017年12月收治的急性失代偿性心力衰竭患者98例,按抽签法将其分为两组.对照组49例采用常规治疗,观察组49例在常规治疗基础上加用左西孟旦,比较两组心脏血流动力学、心腔内血液流场指标.结果 观察组右房压、肺动脉平均压、肺毛细血管楔压水平均低于对照组,差异有统计学意义（P〈0.05）;治疗后,观察组等容收缩期、快速射血期、缓慢射血期、等容舒张期、快速充盈期、缓慢充盈期、心房收缩期时心尖二腔心切面、心尖四腔心切面及心尖三腔心切面的切面相能量损耗值均优于对照组,差异有统计学意义（P〈0.05）.结论 急性失代偿性心力衰竭患者采用左西孟旦治疗可调节心脏血流动力学,改善心腔内血液流场状态.