心脏超声虚拟内窥镜图像预处理技术研究进展
【摘要】 目的：探究心脏超声虚拟内窥镜图像预处理技术的研究进展。方法：回顾性分析2010年6月-2011年6月笔者所在医院心脏科收集的虚拟内窥镜心脏超声图像60份，将其图像进行预处理，预处理过程包括对超声数据进行滤波和图像的分割处理。将选取图像随机分为两组，即对照组、观察组。对照组的图像未进行预处理，仅采取常规的图像处理技术；观察组的图像采取预处理技术，在滤波及聚类法分类基础上，再采取光线投射法。观察并比较两组图像处理后的清晰度。结果：观察组图像有效率为90.00%，对照组为60.00%，观察组的图像显示效果明显优于对照组，差异具有统计学意义(P<0.05)。结论：采取滤波、聚类法及光线投射法等预处理技术可有效的提高心脏超声虚拟内窥镜图像的显示效果，对心脏各个结构轮廓显示清晰。
【关键词】 心脏超声； 虚拟内窥镜； 预处理技术； 研究进展
中图分类号 R445.1 文献标识码 B 文章编号 1674-6805(2013)24-0080-01
近年来，在医学影像领域新兴起的一项超声技术为虚拟内窥镜技术，该技术是一种可视化技术，可巧妙的将虚拟现实与科学计算结合。该技术通过将影像图像数字化而获得模拟图像，较传统内窥镜检查具有更好的优势，传统的内窥镜技术由于需插入体内而一定程度上对人体产生损害，虚拟内窥镜技术则对机体无明显伤害，该技术对人体具有无侵入、无接触的优点[1]。在现今医学中虚拟内窥镜技术的作用价值越来越大，应用较广泛，明显取代了传统技术。笔者所在医院选取的心脏超声虚拟内窥镜图像预处理技术研究进展进行分析，现将结果报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选择2010年6月-2011年6月笔者所在医院心脏科收集的60例心脏病患儿的虚拟内窥镜心脏超声图像，共60份。将其随机分为两组，即对照组、观察组。对照组患儿30例，其中男17例，女13例，年龄12个月～11岁，平均(5.6±2.8)岁；观察组患儿30例，其中男16例，女14例，年龄12个月～12岁，平均(5.6±2.8)岁。图像采集使用的仪器是Philips的IE33，超声虚拟内窥镜系统的硬件条件为：双CPU，运算频率2.4 GHz，内存1 G；软件条件以C++ 6.0语言和VTK开发平台为基础创建虚拟现实环境系统。
1.2 方法
对照组的图像未进行预处理，仅采取常规的图像处理技术；观察组的图像采取预处理技术，在滤波及聚类法分类基础上，再进行图像分割。图像分割采取的是光线投射法，梯度阈值为3～6，对照组采取光线投射法，观察组在滤波及聚类法分类后，采取光线投射法。对四腔心切面采取各向异性扩散法进行初步滤波处理，对于心肌轮廓方向采取高扩散参数，对轮廓梯度方向采取低扩散参数。观察并比较两组图像处理后的清晰度。
1.3 观察指标
观察并比较两组图像的清晰度情况。
1.4 统计学处理
采用SPSS15.0软件对文中所得数据进行统计学处理，计数资料采用字2检验，P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
观察组图像清晰度好、较好的数量明显多于对照组，观察组的有效率也较对照组高(P<0.05)。见表1。
3 讨论
近年来，随着计算机科学的突飞猛进，心脏超声虚拟内窥镜技术已逐渐取代传统的超声图像处理技术而成为一种独特的图像后处理技术。虚拟内窥镜预处理技术是以计算机技术为基础的，可对图像数据进行处理、完善，对虚拟内窥镜采集的图像进行预处理可明显提高图像的显示效果，避免不必要的变形，对某些特征选择性增强，有利于后续处理[2]。常见的预处理方法有很多，包括图像滤波、图像分割等。采取滤波算法对心脏超声图像中存在的呈斑点分布的噪声具有很好的抑制作用，且对心腔、瓣膜等结构的分辨和定位也具有一定的影响。滤波处理后的低噪声图像进行分割时可先采取brFCM 算法[3]进行初始分割，然后在初始分割的基础上加用多尺度分析与纹理对比度相结合的分割技术。利用图像分割技术可将特定组织的图像数据信息分割出来，将心脏各区域可视化的分开，以清楚显示图像边缘细节，对利于心脏超声内窥镜的显示效果。本研究对三维心脏超声虚拟内窥镜的图像预处理进展进行分析，根据表中数据可知，观察组的图像清晰度明显高于对照组。由上述结论分析知，经过滤波、图像分割的处理技术后，图像显示效果明显增强，噪声减少，清晰度也有所提高，图像各部分的轮廓及边缘细节保持较好。
参考文献
[1]薛海虹，陈滨津，孙锟，等.心脏超声虚拟内窥镜图像预处理技术[J].上海交通大学学报，2010，44(8)：1061-1067.
[2]孙锟，薛海虹，王君，等.三维超声仿真心腔内窥镜技术诊断房间隔缺损的实验研究[J].中华超声影像学杂志，2006，15(1)：46-49.
[3]薛海虹，陈滨津，孙锟，等.虚拟内窥镜心脏超声图像滤波和分割方法评价[J].上海交通大学学报(医学版)，2011，31(2)：169-172.
(收稿日期：2013-03-29) (编辑：王春芸), 百拇医药(朱艳 陈利华 万论论)
【关键词】 心脏超声； 虚拟内窥镜； 预处理技术； 研究进展
中图分类号 R445.1 文献标识码 B 文章编号 1674-6805(2013)24-0080-01
近年来，在医学影像领域新兴起的一项超声技术为虚拟内窥镜技术，该技术是一种可视化技术，可巧妙的将虚拟现实与科学计算结合。该技术通过将影像图像数字化而获得模拟图像，较传统内窥镜检查具有更好的优势，传统的内窥镜技术由于需插入体内而一定程度上对人体产生损害，虚拟内窥镜技术则对机体无明显伤害，该技术对人体具有无侵入、无接触的优点[1]。在现今医学中虚拟内窥镜技术的作用价值越来越大，应用较广泛，明显取代了传统技术。笔者所在医院选取的心脏超声虚拟内窥镜图像预处理技术研究进展进行分析，现将结果报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选择2010年6月-2011年6月笔者所在医院心脏科收集的60例心脏病患儿的虚拟内窥镜心脏超声图像，共60份。将其随机分为两组，即对照组、观察组。对照组患儿30例，其中男17例，女13例，年龄12个月～11岁，平均(5.6±2.8)岁；观察组患儿30例，其中男16例，女14例，年龄12个月～12岁，平均(5.6±2.8)岁。图像采集使用的仪器是Philips的IE33，超声虚拟内窥镜系统的硬件条件为：双CPU，运算频率2.4 GHz，内存1 G；软件条件以C++ 6.0语言和VTK开发平台为基础创建虚拟现实环境系统。
1.2 方法
对照组的图像未进行预处理，仅采取常规的图像处理技术；观察组的图像采取预处理技术，在滤波及聚类法分类基础上，再进行图像分割。图像分割采取的是光线投射法，梯度阈值为3～6，对照组采取光线投射法，观察组在滤波及聚类法分类后，采取光线投射法。对四腔心切面采取各向异性扩散法进行初步滤波处理，对于心肌轮廓方向采取高扩散参数，对轮廓梯度方向采取低扩散参数。观察并比较两组图像处理后的清晰度。
1.3 观察指标
观察并比较两组图像的清晰度情况。
1.4 统计学处理
采用SPSS15.0软件对文中所得数据进行统计学处理，计数资料采用字2检验，P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
观察组图像清晰度好、较好的数量明显多于对照组，观察组的有效率也较对照组高(P<0.05)。见表1。
3 讨论
近年来，随着计算机科学的突飞猛进，心脏超声虚拟内窥镜技术已逐渐取代传统的超声图像处理技术而成为一种独特的图像后处理技术。虚拟内窥镜预处理技术是以计算机技术为基础的，可对图像数据进行处理、完善，对虚拟内窥镜采集的图像进行预处理可明显提高图像的显示效果，避免不必要的变形，对某些特征选择性增强，有利于后续处理[2]。常见的预处理方法有很多，包括图像滤波、图像分割等。采取滤波算法对心脏超声图像中存在的呈斑点分布的噪声具有很好的抑制作用，且对心腔、瓣膜等结构的分辨和定位也具有一定的影响。滤波处理后的低噪声图像进行分割时可先采取brFCM 算法[3]进行初始分割，然后在初始分割的基础上加用多尺度分析与纹理对比度相结合的分割技术。利用图像分割技术可将特定组织的图像数据信息分割出来，将心脏各区域可视化的分开，以清楚显示图像边缘细节，对利于心脏超声内窥镜的显示效果。本研究对三维心脏超声虚拟内窥镜的图像预处理进展进行分析，根据表中数据可知，观察组的图像清晰度明显高于对照组。由上述结论分析知，经过滤波、图像分割的处理技术后，图像显示效果明显增强，噪声减少，清晰度也有所提高，图像各部分的轮廓及边缘细节保持较好。
参考文献
[1]薛海虹，陈滨津，孙锟，等.心脏超声虚拟内窥镜图像预处理技术[J].上海交通大学学报，2010，44(8)：1061-1067.
[2]孙锟，薛海虹，王君，等.三维超声仿真心腔内窥镜技术诊断房间隔缺损的实验研究[J].中华超声影像学杂志，2006，15(1)：46-49.
[3]薛海虹，陈滨津，孙锟，等.虚拟内窥镜心脏超声图像滤波和分割方法评价[J].上海交通大学学报(医学版)，2011，31(2)：169-172.
(收稿日期：2013-03-29) (编辑：王春芸), 百拇医药(朱艳 陈利华 万论论)