發(fā)布時(shí)間：2021-01-25 10:33

　　心血管疾病已經(jīng)成為全世界人口死亡的主要原因。在心血管疾病的臨床診斷領(lǐng)域,醫(yī)學(xué)圖像的處理和分析對(duì)疾病的診斷起到重要作用。本論文的研究?jī)?nèi)容是基于心臟核磁共振（MRI）圖像,利用深度學(xué)習(xí)完成左心室的分割以及左心室的容積預(yù)測(cè),為心臟相關(guān)疾病診斷提供更加準(zhǔn)確的參考。本文的主要內(nèi)容是利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)左心室腔體容積的預(yù)測(cè),并進(jìn)行Web系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。針對(duì)此任務(wù),本文提出兩種方法,一種方法以U-net網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),加入LSTM（長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)）將心室短軸MRI切片的空間信息聯(lián)系起來實(shí)現(xiàn)左心室分割,而后再進(jìn)行容積計(jì)算,本方法達(dá)到了左心室分割及左心室容積預(yù)測(cè)的要求;另一種方法首先使用多尺度圖譜匹配法實(shí)現(xiàn)左心室區(qū)域準(zhǔn)確定位,然后用三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)左心室容積預(yù)測(cè),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此方法的左心室容積預(yù)測(cè)誤差明顯低于二維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的誤差。最后利用Flask技術(shù)開發(fā)了左心室腔體容積分析系統(tǒng)。系統(tǒng)利用本文提出的算法為用戶提供左心室分割、左心室容積預(yù)測(cè)等功能,支持用戶自行上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析并填寫相應(yīng)診斷意見,具有較高的正確性及較好的易用性。 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

心室結(jié)構(gòu)示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-圖1-1心室結(jié)構(gòu)示意圖圖1-2心臟短軸MRI圖像心臟運(yùn)動(dòng)是具有周期性的運(yùn)行，心臟每收縮一次和舒張一次構(gòu)成一個(gè)心動(dòng)周期，核磁共振儀器掃描時(shí)按照完整的心動(dòng)周期進(jìn)行掃描，即從舒張末期到收縮末期到舒張末期的整個(gè)心動(dòng)周期。在心動(dòng)周期中，心室是泵血的主要承擔(dān)者，所以心動(dòng)周期主要是指心室的活動(dòng)周期[6]。對(duì)空間序列上的心室圖像在一個(gè)心動(dòng)周期中的若干采樣分析，得到整個(gè)心動(dòng)周期左心室的真實(shí)運(yùn)動(dòng)和形變，可以為臨床診斷提供科學(xué)依據(jù)[7]。目前的心室定量分析大多聚焦于心臟心動(dòng)周期中的某兩個(gè)特定狀態(tài)，即舒張末期和收縮末期。在心動(dòng)周期中，左心室容積隨著心室的收縮、舒張動(dòng)態(tài)變化，一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)的左心室容量變化示意圖如圖1-3所示，圖中橫軸為時(shí)間，縱軸為左心室容量，EDV為左心室舒張末期容積，ESV為左心室收縮末期容積。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-4-圖1-3左心室容量變化示意圖心動(dòng)周期中的左心室壓力與左心室容量關(guān)系示意圖如圖1-4所示，圖中橫軸為左心室容量，縱軸為左心室壓力，ABCD點(diǎn)代表四個(gè)典型時(shí)期，環(huán)內(nèi)面積代表每搏功即心室一次射血所需作功量，垂直橫軸的時(shí)期為等容收縮期/等容舒張期，舒張末期容積與收縮末期容積的水平距離為每搏輸出量，即左心室在收縮期射出的血容量。圖內(nèi)AB段為心室等容收縮期，心室收縮導(dǎo)致室內(nèi)壓迅速增加，室內(nèi)血向心房倒流推動(dòng)房室瓣關(guān)閉，但是這時(shí)室內(nèi)壓仍舊低于動(dòng)脈內(nèi)壓，動(dòng)脈瓣處于閉合狀態(tài)不變，由于房室瓣、動(dòng)脈瓣關(guān)閉，心室成為封閉腔，心室收縮但容積不變。而后進(jìn)入射血期即圖內(nèi)BC段，包括快速射血期和減慢射血期，心室肌繼續(xù)收縮室內(nèi)壓持續(xù)增加，當(dāng)室內(nèi)壓高到大于主動(dòng)脈壓時(shí)半月瓣開放，快速射血至動(dòng)脈內(nèi)，心室繼續(xù)收縮，室內(nèi)壓增加到最大�？焖偕溲笥捎谝呀�(jīng)射出了大量血液，心室肌收縮力減小，室內(nèi)壓下降，射血的速度減慢，此時(shí)室內(nèi)壓雖已略低于大動(dòng)脈內(nèi)壓，但由于射出的血液具有較大的動(dòng)能，所以能夠繼續(xù)流向動(dòng)脈，心室容積繼續(xù)減校收縮期結(jié)束后停止射血，心室舒張開始，室內(nèi)壓迅速下降，當(dāng)室內(nèi)壓低于大動(dòng)脈內(nèi)壓時(shí)，動(dòng)脈內(nèi)血向心室倒流，致使半月瓣關(guān)閉，但是這時(shí)室內(nèi)壓仍然高于房?jī)?nèi)壓，房室瓣處于閉合的狀態(tài)不變，由于房室瓣和動(dòng)脈瓣關(guān)閉，心室成為封閉腔，舒張但心室容積不變，為等容舒張期即圖內(nèi)CD段。而后進(jìn)入充盈期即圖內(nèi)DA段，此階段分為快速充盈期和減慢充盈期，心室肌繼續(xù)舒張，室內(nèi)壓持續(xù)下降，當(dāng)室內(nèi)壓降低到小于房?jī)?nèi)壓時(shí)，房室瓣開放，血液迅速充盈心室，心室肌繼續(xù)舒張，室內(nèi)壓更低于房?jī)?nèi)壓，甚至形成負(fù)壓，心房?jī)?nèi)的血被心室抽吸進(jìn)心室，心室容積迅速增大。由于心室內(nèi)不斷有血液充盈，心室與心

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]圖像分割若干理論方法及應(yīng)用研究[D]. 陳強(qiáng).南京理工大學(xué) 2007

碩士論文
[1]基于編解碼結(jié)構(gòu)的全心臟CT圖像分割[D]. 葉承欽.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]基于深度學(xué)習(xí)的心室分割系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 閆聰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018



本文編號(hào)：2999078