دوره 31، شماره 234: هفته چهارم خردادماه 1392:521-531

استخراج و تخمین میدان متراکم قلب از توالی تصاویر قلبی سه بعدی سی‌تی اسکن

حسن خواجه‌پور, سعید کرمانی, محمد هاشمی, مهدی کرمی

چکیده


مقدمه: بیماری‌های قلبی- عروقی از دلایل عمده‌ی مرگ و میر در جهان به حساب می‌آیند. سالیانه بیش از 17 میلیون نفر در سراسر جهان بر اثر ابتلا به بیماری‌های قلبی و عروقی از بین می‌روند که این آمار در حدود یک سوم از کل موارد مرگ را تشکیل می‌دهد. لزوم استفاده از روش‌های غیرتهاجمی یا با خطر کمتر در تشخیص و درمان بیماری، به جای روش‌های تهاجمی کنونی ملموس است؛ چرا که گرفتگی عروق قلبی حرکت و فعالیت عضلات قلب را تحت تأثیر قرار می‌دهد. در این پژوهش سعی شد تا میدان حرکتی بطن چپ قلب با استفاده از توالی‌های تصاویر سی‌تی اسکن Multislice (Multislice computerized tomography یا MCT) و مدل فرم پذیر جهت تمایز نواحی سالم و بیمار بطن چپ قلب استخراج گردد.

روش‌ها: برای شبیه‌سازی از نرم‌افزار MATLAB استفاده شد و مدل فرم پذیر مورد استفاده، مدل Active mesh می‌باشد. تصاویر قلبی MCT، کوتاه‌محور (Short axis) و تقطیع گردید. سپس، مدل با استفاده از شاخص‌های دینامیکی عضله‌ی قلب و اطلاعات ناشی از تقطیع تصاویر تغییر شکل داده شد. در نهایت، میدان متراکم با درون‌یابی خطی از مدل استخراج گردید و به حالت استاندارد Bull’s eye به نمایش درآمد.

یافته‌ها: دقت و حساسیت الگوریتم مورد استفاده در استخراج میدان حرکتی بر اساس آستانه گذاری نمایش Bull’s eye و تطابق آن با نتایج کلسیم اسکر به ترتیب 70 و 71 درصد بود. این نتایج به طور کلی با شواهد کلینیکی سازگاری داشت.

نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که استخراج میدان حرکتی متراکم قلبی مبتنی بر مدل فرم پذیر Active mesh روشی سازگار با نتایج کلینیکی و امید بخش در کمک به تشخیص بیماری‌های قلبی می‌باشد.


واژگان کلیدی


میدان حرکتی قلب؛ مدل فرم پذیر؛ مدل Active mesh؛ پردازش تصویر؛ سی‌تی اسکن Multislice

تمام متن:

PDF

مراجع


Roger VL, Go AS, Lloyd-Jones DM, Benjamin EJ, Berry JD, Borden WB, et al. Heart disease and stroke statistics--2012 update: a report from the American Heart Association. Circulation 2012; 125(1): e2-e220.

Cerqueira MD, Weissman NJ, Dilsizian V, Jacobs AK, Kaul S, Laskey WK, et al. Standardized myocardial segmentation and nomenclature for tomographic imaging of the heart. A statement for healthcare professionals from the Cardiac Imaging Committee of the Council on Clinical Cardiology of the American Heart Association. Circulation 2002; 105(4): 539-42.

Wang H, Amini AA. Cardiac motion and deformation recovery from MRI: a review. IEEE Trans Med Imaging 2012; 31(2): 487-503.

Sampath S, Prince JL. Automatic 3D tracking of cardiac material markers using slice-following and harmonic-phase MRI. Magn Reson Imaging 2007; 25(2): 197-208.

Bergvall E, Hedstrom E, Bloch KM, Arheden H, Sparr G. Spline-based cardiac motion tracking using velocity-encoded magnetic resonance imaging. IEEE Trans Med Imaging 2008; 27(8): 1045-53.

Osman NF, McVeigh ER, Prince JL. Imaging heart motion using harmonic phase MRI. IEEE Trans Med Imaging 2000; 19(3): 186-202.

Chen T, Wang X, Chung S, Metaxas D, Axel L. Automated 3D motion tracking using Gabor filter bank, robust point matching, and deformable models. IEEE Trans Med Imaging 2010; 29(1): 1-11.

Xu C, Pilla JJ, Isaac G, Gorman JH, III, Blom AS, Gorman RC, et al. Deformation analysis of 3D tagged cardiac images using an optical flow method. J Cardiovasc Magn Reson 2010; 12: 19.

Abd-Elmoniem KZ, Sampath S, Osman NF, Prince JL. Real-time monitoring of cardiac regional function using fastHARP MRI and region-of-interest reconstruction. IEEE Trans Biomed Eng 2007; 54(9): 1650-6.

Makela T, Clarysse P, Sipila O, Pauna N, Pham QC, Katila T, et al. A review of cardiac image registration methods. IEEE Trans Med Imaging 2002; 21(9): 1011-21.

van DP. Direct cardiac NMR imaging of heart wall and blood flow velocity. J Comput Assist Tomogr 1984; 8(3): 429-36.

Nayler GL, Firmin DN, Longmore DB. Blood flow imaging by cine magnetic resonance. J Comput Assist Tomogr 1986; 10(5): 715-22.

Kermani S. Exteraction of 3D heart motion field using acive mesh model and MRI images [PhD Thesis]. Tehran, Iran: Department of Biomedical Engineering, AmirKabir University of Technology; 2008.

Kermani S, Moradi M, Abrishami-Moghadam H, Saneei H. A new approach for quantification of 3D cardiac wall motion tracking using active mesh. Proceedings of the 14th Iranian Conference on Biomedical Engineering; 2008 Feb 13-14; Tehran, Iran.

Kermani S, Moradi M, Abrishami-Moghaddam H, Saneei H, Marashi-Shoshtari M. 3D point wise tracking of the left ventricle over cardiac image sequences using active Mesh and physical models. Journal of Applied Sciences 2008; 8(24): 4500-11.

McInerney T, Terzopoulos D. Deformable models in medical image analysis: a survey. Med Image Anal 1996; 1(2): 91-108.

Mosayebi P, Abrishami-Moghaddam H, Giti M. A fully 3D active mesh model for motion tracking in cardiac MRI. Proceedings of the 9th MICCAI Conference; 2006 Oct 1-6; Copenhagen, Denmark.

Montagnat J, Delingette H. 4D deformable models with temporal constraints: application to 4D cardiac image segmentation. Med Image Anal 2005; 9(1): 87-100.

Mosayebi P, Abrishami-Moghadam H, Giti M. A fully 3D active mesh model for motion tracking in cardiac MRI. Proceedings of the 14th Iranian Conference on Biomedical Engineering; 2008 Feb 13-14; Tehran, Iran.

Mosayebi P, Jamali Dinan F, Abirishami-Moghaddam H, Giti M. Tracking of cardiac motion in 3D MRI sequences using active mesh model. Proceedings of 13th Iranian Conference on Biomedical Engineering; 2007 Feb 21-22; Tehran, Iran.

Lautissier J, Legrand L, Lalande A, Walker P, Brunotte F. Object tracking in medical imaging using a 2D active mesh system. Proceedings of the 25th Annual International Conference of the IEEE; 2003 Sep 17-21; Cancun, Mexico.

Kermani S, Moradi MH, Abrishami-Moghaddam H, Saneei H, Marashi MJ, Shahbazi-Gahrouei D. Quantitative analysis of left ventricular performance from sequences of cardiac magnetic resonance imaging using active mesh model. Comput Med Imaging Graph 2009; 33(3): 222-34.

Fischbach R, Juergens KU, Ozgun M, Maintz D, Grude M, Seifarth H, et al. Assessment of regional left ventricular function with multidetector-row computed tomography versus magnetic resonance imaging. Eur Radiol 2007; 17(4): 1009-17.

Palazzuoli A, Cademartiri F, Geleijnse ML, Meijboom B, Pugliese F, Soliman O, et al. Left ventricular remodelling and systolic function measurement with 64 multi-slice computed tomography versus second harmonic echocardiography in patients with coronary artery disease: a double blind study. Eur J Radiol 2010; 73(1): 82-8.

Ionasec RI, Voigt I, Georgescu B, Wang Y, Houle H, Vega-Higuera F, et al. Patient-specific modeling and quantification of the aortic and mitral valves from 4-D cardiac CT and TEE. IEEE Trans Med Imaging 2010; 29(9): 1636-51.

Wesarg S. AHA conform analysis of myocardial function using and extending the toolkits ITK and VTK. International Congress Series 2005; 1281: 44-9.

Silva S, Santos BS, Madeira J. Exploring different parameters to assess left ventricle global and regional functional analysis from coronary CT angiography. Computer Graphics Forum 2012; 31(1): 146-59.

Heiberg E, Wigström L, Carlsson M, Bolger AF, Karlsson M. Time resolved three-dimensional automated segmentation of the left ventricle. Proceedings of Computers in Cardiology 2005; 2005 Sep 25-28; Lyon, France.

Bistoquet A, Oshinski J, Skrinjar O. Myocardial deformation recovery from cine MRI using a nearly incompressible biventricular model. Med Image Anal 2008; 12(1): 69-85.




Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 Unported License which allows users to read, copy, distribute and make derivative works for non-commercial purposes from the material, as long as the author of the original work is cited properly.