超声心动图的一种动态信息——全方向M型心动图

　　1　引　　言

　　超声心动图是反映心脏2维截面形态和运动的序列图像。当今超声心动图的图像除了静态图像有很高的水平之外,隐含其中的运动信息的真实性、实时性也有了一定保证。这样从中提取运动信息的科学性、准确性得以可靠的保障。这些是本文相关研究的基础和可能。

　　超声心动图仪器中有带有某一超声波束的M型心动图,它是以往超声心动主要的动态信息检测的手段,但由于超声波束的方向位置都被限制,所以临床上只能在心脏长轴截面作很不准确的M型心动图。而心脏不同于人体其它器官的特点是“动”字,也即这运动和变形,给人体带来了生命。所以心脏的运动信息检测长期以来是临床上极为重要的探索和研究内容[1],除了以往不准确、有限制的M型心动图做运动信息研究外,人们还发明了血流多普勒(所谓彩超的主要内容)以至于当今的组织多普勒等等临床工作。

　　我们从序列图像中重建出对应于某一任意方向线上灰度(位置)时间波形,由于灰度绝大部分代表了心脏的某一结构、某一部位的心脏组织,这样该波形(函数)代表了该组织被时间拉开的运动轨迹,所以它的一阶微分代表了速度,二阶微分代表了加速度。为此它同样达到了组织多普勒的组织运动速度的理解。但它相对超声组织多普勒可能有如下特点:

　　·它的速度是从运动函数直接微分得来,而不必像多普勒那样要从频率偏移间接地转换为速度。

　　·它的方向性非常自如,而多普勒的方向性是个非常麻烦的问题。

　　·它可以同步地产生可互相比较的任意多个、任意方向线所对应的全方向M型心动图,还有与其同步的心电信号做时间基准。

　　2　方向线上灰度(位置)～时间波形(函数)的重建—全方向M型心动图

　　方向线上的灰度(位置)—时间波形(函数)的重建是序列图像中运动轨迹的一种捕捉方法,它是序列图像中运动信息(数据)的一种挖掘[2,3]。当方向线是最简单的任一方向有限长度的固定坐标直线段时,它适合于目标运动范围比较小且易被某一直线段所捕捉情况。超声心动图的对象是心脏内部结构。整个心脏的尺寸只有几厘米,各个结构的各部位的运动一般只在　　厘米至几毫米数量级。而且心脏各结构运动过程,特别是反映机能的运动分量具有似周期性,即是在平衡点的附近来回运动状态。所以可以用最简单的某一方向直线段予以捕捉。这样被选定的各方向线对应超声心动图序列图像各帧的灰度点被时间扫描拉开的灰度(位置)～时间波形(函数)就形成了一系列全方向M型心动图的重建。

　　图1示出了心脏短轴、长轴的三个方向线段A、B、C;A′、B′、C′上重建的灰度(位置)—时间波形(函数)示意图。如果选择A、B、C;A′、B′、C′方向线段和心脏短、长轴截面的这个部位的运动方向一致,当确定了这些任意方向的取样值线段(即坐标位置)后,从图像数据库中(即存储器地址及内容)分别将这些直线段上灰度(位置)数据及相应时间变化形成灰度(位置)—时间波形图。这里是代表了心脏结构室壁的该部位随时间的运动曲线。它构成了运动信息的检测基础。