WWW.LIBRUS.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - собрание публикаций
 

«Бабин Андрей Владимирович Математическое моделирование в радионуклидных томографических исследованиях сердца ...»

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования

«Санкт-Петербургский государственный университет»

На правах рукописи

Бабин Андрей Владимирович

Математическое моделирование в радионуклидных

томографических исследованиях сердца

Специальность 05.13.18 – Математическое моделирование, численные

методы и комплексы программ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук

Научный руководитель

доктор физико-математических наук, профессор Котина Е.Д .

Санкт-Петербург Содержание работы Введение

Глава 1 . Радионуклидная диагностикa

§ 1.1 Планарная сцинтиграфия

§ 1.2 Однофотонная эмиссионная компьютерная томография.......... 24 § 1.3 Позитронно-эмиссионная томография

§ 1.4 Радионуклидные методы диагностики сердца

1.4.1 Томовентрикулография сердца

1.4.2 Перфузионная томосцинтиграфия миокарда, синхронизированная с ЭКГ

Глава 2 . Математическое моделирование и обработка данных для радионуклидных кардиологических исследований

§ 2.1 Алгоритм обработки радионуклидных кардиологических исследований

§ 2.2 Математическая модель и алгоритмы оконтуривания желудочков сердца в задачах обработки исследований томовентрикулографии сердца

§ 2.3 Математическая модель и алгоритмы оконтуривания желудочков сердца в задачах обработки исследований перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ... 52 § 2.4 Вычисление диагностических параметров

§ 2.5 Построение диаграмм «бычий глаз»

Глава 3 . Построение параметрических изображений

§ 3.1 Построение параметрических изображений на основе вейвлет – анализа

п. 3.1.1 Построение параметрических изображений на основе вейвлета Морле

–  –  –

§ 3.2 Построение параметрических изображений, характеризующих систолическую и диастолическую асинхронию

§ 3.3 Сравнительный анализ параметрических изображений............ 87 Глава 4 . Программы обработки радионуклидных кардиологических исследований

§ 4.1 Программное обеспечение обработки томовентрикулографии сердца

§ 4.2 Программное обеспечение обработки перфузионной томосцинтиграфии миокарда

п. 4.2.1 Программное обеспечение обработки перфузионной томосцинтиграфии миокарда левого желудочка........... 101 п. 4.2.2 Программное обеспечение обработки перфузионной томосцинтиграфии миокарда правого желудочка........ 109 Заключение

Список литературы

Введение

Работа посвящена математическому и компьютерному моделированию в задачах обработки радионуклидных кардиологических исследований. Одним из важнейших направлений использования методов радионуклидной диагностики (однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ), позитронноэмиссионная томография (ПЭТ)) в мире является кардиология. Сердечнососудистые заболевания являются одними из самых распространенных, а по показателям смертности – самыми опасными. Это ставит задачу диагностики работы сердца на одно из первых мест. Для решения такой задачи применяются ультразвуковые, магнитно-резонансные и радионуклидные методы. Благодаря своей высокой диагностической точности и надежности, радионуклидные методы диагностики сердца получили большую значимость и распространенность. Одним из преимуществ радионуклидных методов диагностики является тот факт, что радиофармпрепараты, вводимые в кровь пациента во время проведения исследования, непосредственно участвуют в обмене веществ в кардиомиоците или в других звеньях физиологических процессов, происходящих в сердце .





Радионуклидные методы, являясь одними из самых современных методов функциональной диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы, требуют применения современных математических методов обработки и анализа данных, получаемых в ходе проведения исследования. Математическая обработка данных, полученных радионуклидными методами, позволяет из огромного набора данных выделить важную диагностическую информацию. Одними из самых современных радионуклидных методов диагностики сердца являются перфузионная томосцинтиграфия миокарда и томовентрикулография сердца. Для проведения соответствующих исследований используются однофотонные эмиссионные компьютерные томографы и позитронно-эмиссионные томографы .

Во время проведения исследования информационный сбор проводится синхронизировано с сигналом электрокардиографа (ЭКГ) .

Перфузионная томосцинтиграфия миокарда используется для дифференциальной диагностики ишемической болезни сердца, определения состояния миокарда и полости правого и левого желудочков сердца, и для оценки результатов лекарственного, хирургического и реабилитационного лечения. На основе результатов исследований томовентрикулографии сердца определяются объемы желудочков сердца, фракции выброса желудочков, гемодинамические параметры. На основе данных томовентрикулографического исследования можно судить о глобальной и локальной сократимости желудочков сердца .

Методы томовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфии миокарда активно развиваются и изучаются в мире. Ежегодно проходят международные конгрессы и конференции по данной тематике. Однако, не так много отечественных статей посвящено математическому моделированию и обработке данных, полученных на основе указанных радионуклидных томографических методов. Поэтому разработки в области математического моделирования и обработки данных радионуклидных методов диагностики сердца, направленные на повышение их качества и информативности являются актуальными .

Цель диссертационной работы Целью диссертационной работы является разработка математических моделей, алгоритмов и программного обеспечения для обработки данных радионуклидных кардиологических исследований .

Научная новизна

1. Разработан общий алгоритм обработки данных томовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ;

2. Разработаны математические модели и алгоритмы для построения контуров правого и левого желудочков сердца для исследований томовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ;

3. Разработаны алгоритмы построения функциональных изображений правого и левого желудочка сердца с использованием вейвлет-анализа;

4. Разработано программное обеспечение для обработки исследований томовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ .

Апробация работы Результаты диссертации были представлены на различных научных конгрессах и конференциях: международная научная конференция «Процессы управления и устойчивость» (Санкт-Петербург, 2012, 2013); 23-й международный семинар по ускорителям заряженных частиц (XXIII International workshop on charged particle accelerators) (Алушта, 2013); Международная конференция по компьютерным технологиями в физических и инженерных приложениях (International conference on computer technologies in physical and engineering applications) (Санкт-Петербург, 2014); 20-й Международный семинар по динамике пучков и оптимизации (XX International workshop on beam dynamics and научно-практическая конференция optimization) (Санкт-Петербург, 2014);

"Радиационные технологии: достижения и перспективы. Ядерная медицина" (Ялта, 2014); конгресс Российской ассоциации радиологов (Москва, 2014); IX Всероссийский национальный конгресс лучевых диагностов и терапевтов «Радиология – 2015» (Москва, 2015); 28-й Конгресс европейской ассоциации ядерной медицины (Гамбург, Германия, 2015) .

Публикации Результаты диссертационной работы опубликованы в 12 печатных работах, из которых 4 – в статьях, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ для опубликования результатов диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук. По теме исследования получено 4 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ .

Структура и объем диссертации Диссертационная работа содержит 127 страниц текста и состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 100 наименований .

Основные положения, выносимые на защиту

1. Алгоритм обработки данных томовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ .

2. Математические модели и алгоритмы оконтуривания правого и левого желудочков сердца, на основе данных перфузионной томосцинтиграфии миокарда и томовентрикулографии сердца .

3. Алгоритмы построения функциональных изображений на основе вейвлетанализа для визуализации асинхронии левого и правого желудочков .

4. Программное обеспечение для обработки данных перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ .

5. Программное обеспечение для обработки данных томовентрикулографии сердца .

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цели, научная новизна, практическая значимость и апробация работы, представлены основные положения, выносимые на защиту, описана структура и объем работы. Также представлено краткое содержание диссертации .

В первой главе приводятся основные характеристики и принципы работы таких устройств как гамма-камеры, гамма-томографа и позитронно-эмиссионного томографа, даются основные понятия и определения. Указанные устройства используются для получения информации о распределении радиофармацевтического препарата (РФП) в исследуемой области .

Также приводится описание таких радионуклидных томографических исследований сердца как томовентрикулография сердца и перфузионная томосцинтиграфия миокарда, синхронизированная с ЭКГ. В основе указанных методов лежат понятия однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) и позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Для проведения исследований ОФЭКТ и ПЭТ используются гамма-томографы и позитронноэмиссионные томографы .

Во второй главе рассматриваются математические модели в задачах обработки исследований томовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ .

Большое количество зарубежных статей посвящено обработке данных томовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфии миокарда. В связи с развитием медицинской аппаратуры и компьютерной техники развивались и алгоритмы сегментации левого и правого желудочков сердца, модели желудочков становились все более сложными, от геометрических примитивов (например, левый желудочек представлялся в виде эллипсоида) к сложным трехмерным объектам, здесь можно выделить статьи [9, 10, 37, 38, 47, 63, 85]. В данной работе делается обобщение моделей и алгоритмов, предлагается общая схема обработки исследований томовентрикулографии сердца и перфузионной сцинтиграфии миокарда, реализуется трехмерная модель и алгоритмы оконтуривания не только левого, но и правого желудочка сердца, имеющего более сложную геометрическую форму .

В §2.1 предлагается общий алгоритм обработки радионуклидных кардиологических исследований. Исследования томовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфии миокарда проводятся синхронизировано с сигналом внешнего устройства — электрокардиографа (ЭКГ). Радионуклидные кардиологические исследования, синхронизированные с ЭКГ, позволяют получать информацию о трехмерном распределении РФП в различные временные интервалы «представительного» сердечного цикла. Результатом томографической реконструкции является последовательность трехмерных матриц (объемов), которая соответствует N интервалам «представительного» сердечного цикла P H 1 (i, j, k ), P H 2 (i, j, k ),..., P H N (i, j, k ), 0 i w, 0 j h, 0 k d, где w, h и d — это пространственные размеры получаемых матриц .

В результате, полученные в ходе реконструкции трехмерные матрицы P H s, s 1, N используются для математического и компьютерного моделирования для получения диагностически значимой информации, характерной для рассматриваемых кардиологических исследований .

Можно выделить следующие этапы обработки радионуклидных исследований сердца:

1. построение трехмерной матрицы (объема) фазового изображения на P H s, s 1, N. Фазовый объем характеризует основе трехмерных матриц синхронность вступления в сокращение различных отделов сердца;

2. построение контуров левого и правого желудочков сердца;

3. построение полярных диаграмм (диаграмм «бычий глаз»);

4. фазовый анализ, включающий в себя построение фазовых полярных диаграмм и соответствующих фазовых гистограмм;

5. построение кривой изменения объема и кривой скорости изменения объема желудочка;

6. вычисление диагностических параметров;

7. построение трехмерных изображений правого и левого желудочков сердца .

Таким образом, для исследований томовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфии миокарда схема процесса обработки данных является общей. Основные отличия, заключающиеся в алгоритмах построения контуров, параметрических изображений и вычисления диагностически значимых параметров рассматриваются уже в последующих параграфах работы .

Ключевым этапом в обработке радионуклидных исследований сердца является построение контуров левого и правого желудочков сердца. В §2.2 приводится математическая модель правого и левого желудочков сердца и алгоритм оконтуривания желудочков для исследования томовентрикулографии сердца .

Основными отличительными чертами предлагаемой в работе модели оконтуривания левого и правого желудочков сердца являются:

сужение границ исходных объемов с использованием фазового объема;

возможность изменения начальных границ желудочка;

метод построения контуров левого и правого желудочков сердца, в основе которого лежит использование профильной кривой для автоматического отделения левого желудочка от правого .

В диссертационной работе при обработке томовентрикулографических данных правый и левый желудочки сердца на протяжении «представительного»

сердечного цикла моделируются с помощью поверхностей Sl, l 1, N, которые строятся на основе куполообразной сетки .

Сетка рассматривается как система координат для куполообразных объектов. Верхушка купола рассматривается в полусферической системе координат, а основание в цилиндрической системе координат.

Под построением сетки понимается вычисление следующих параметров:

1. Nt — количество лучей в поперечной проекции;

2. ht — шаг угла для лучей в поперечной проекции;

3. Nls — количество лучей в верхушке;

4. hls — шаг угла для лучей в верхушке;

5. Nlc — количество лучей в основании;

6. hlc — шаг угла для лучей в основании;

7. Nl — количество лучей в произвольной продольной проекции;

C — центральная точка сетки, через которую проходит плоскость 8 .

разделяющая основание сетки от его верхушки;

Rmax — максимальный радиус на сетке;

9 .

Rmin — минимальный радиус на сетке;

10 .

hrad — шаг радиуса .

11 .

Поверхности желудочка Sl, l 1, N, соответствующие «представительному»

сердечному циклу, представляют собой двумерную матрицу размерностью Nt Nl, характеризующую значения по сетке. На основе поверхностей Sl, l 1, N с использованием алгоритма marching cubes строятся трехмерные изображения правого и левого желудочков сердца .

В §2.3 представлены математическая модель миокарда левого и правого желудочков сердца и алгоритм построения контуров миокарда желудочков для исследования перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ .

Математические модели и алгоритмы оконтуривания миокарда левого желудочка сердца представлены в работах [33, 39, 58, 59, 84, 89 – 91]. В данных статьях строится срединная поверхность миокарда, а затем эндокардиальная и эпикардиальная поверхности желудочка. В диссертационной работе развивается данный подход с использованием фазового и амплитудного объемов сердца для начального сужения области. Также для выделения правого желудочка сердца проводятся дополнительные построения с учетом его формы и расположения .

Приведем здесь краткое описание модели .

Миокард правого и левого желудочка сердца на протяжении 1 .

«представительного» сердечного цикла моделируется с помощью внешней SlO, l 1, N и внутренней S lI, l 1, N поверхностей, которые строятся на основе куполообразной сетки .

–  –  –

Построение контуров миокарда левого и правого желудочков сердца .

4 .

На основе итеративного метода вычисляются значения центральных поверхностей миокарда желудочка S lС, l 1, N :

–  –  –

поверхностей миокарда желудочка используется пороговый метод .

Если Tl, l 1, N — это последовательность некоторых пороговых значений, тогда значения внешней поверхности S lO, l 1, N могут быть вычислены по формуле

–  –  –

где rO — это радиус на сетки, при котором Pl (i, j, r O ) меньше порога Tl .

Параметр rO варьируется от S lC (i, j ) до 2 Rmax c шагом равным hrad .

Значения внутренней поверхности миокарда желудочка S lI, l 1, N могут быть рассчитаны по следующей формуле

–  –  –

алгоритма marching cubes строятся трехмерные изображения миокарда правого и левого желудочков сердца .

В §2.4 приводятся формулы вычисления важных диагностических параметров для исследований томовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ, применение и прогностическое значение диагностических параметров подробно рассматривается в работах [9, 10, 12, 21, 29] .

На основе контуров левого и правого желудочков сердца вычисляются значения объема желудочка в течение «представительного» сердечного цикла .

Строятся кривая изменения объема и кривая скорости изменения объема желудочка сердца. С помощью данных кривых вычисляются такие диагностические параметры как конечный диастолический объем, конечный систолический объем, фракция выброса, максимальная скорость изгнания, максимальная скорость наполнения и другие. Также для левого желудочка сердца вычисляется индекс формы для конечной диастолы и конечной систолы .

В §2.5 рассматривается построение полярных диаграмм желудочка (диаграмм «бычий глаз») для исследования перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ. Принципы построения диаграмм представлены в работах [57, 59, 86, 92]. Диаграммы «бычий глаз» позволяют представить трехмерный объект на плоскости. В диссертационной работе рассматривается сферический метод построения полярных диаграмм, в котором базальные отделы желудочка рассматриваются в цилиндрической системе координат, а верхушка — в сферической системе координат. Диаграммы «бычий глаз» поделены на секторы, каждый из которых соответствует определенному региону желудочка. На построенных полярных диаграммах верхушка желудочка отображается в центре, межжелудочковая перегородка — слева, а передняя, боковая и задняя стенки — соответственно вверху, справа и внизу. Полярная диаграмма левого желудочка состоит из семнадцати сегментов, а полярная диаграмма правого желудочка — из девяти сегментов .

Для исследования перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ, строятся следующие полярные диаграммы:

1. диаграммы перфузии, характеризующие суммарное, максимальное и нормализованное накопление РФП в миокарде .

2. диаграмма движения стенок;

3. диаграмма систолического утолщения .

В третьей главе рассматриваются и строятся параметрические изображения для исследований томовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ .

Параметрические (функциональные) изображения, позволяющие визуализировать различную диагностически значимую информацию, играют важную роль при обработке данных радионуклидных кардиологических исследований. Под диагностически значимой информацией понимаются значения различных параметров (фаза, амплитуда, фракция выброса и т.д.), находящихся в ячейке матрицы изображения, которые отражают или моделируют определенную функцию исследуемого объекта или процесса .

Появление параметрических изображений в радионуклидной диагностике относится к 70-80-м годам XX в., они создавались с помощью простых арифметических и более сложных математических операций (преобразование Фурье, Адамара и др.) и применялись для планарных исследований. Данные изображения нашли широкое применение при обработке данных равновесной вентрикулографии сердца (Berthout P.,, Adam W.E.,, Schad N., Bodenheimer M.M., Bassand J.P., Basharach S.L., Green M.V.., Королев С.В., Назаренко С.И.) (1977гг). Далее с развитием томографических методов, а именно с развитием метода перфузионной томосцинтиграфии миокарда, появляются полярные диаграммы (диаграммы «бычий глаз») для оценки перфузии. А с развитием томографических синхронизированных с ЭКГ методов перфузионной сцинтиграфии появляются функциональные изображения, визуализирующие движение стенок и систолическое утолщение. Пик публикаций, связанных с фазовыми функциональными изображениями, отражающими наличие асинхронии, и подтверждающих их практическое значение приходится на 2007годы (Henneman M.M. с соавторами, Остроумов Е.Н., Котина Е.Д. и другие) .

В 2011-2013 гг. выходят публикации, посвященные построению функциональных изображений, визуализирующих систолическую и диастолическую асинхронию [48, 49, 64]. В диссертационной работе предлагаются модели и алгоритмы построения параметрических изображений на основе вейвлет-анализа. В частности, строятся фазовые изображения, моделирующие синхронность вступления в сокращение различных отделов миокарда, на основе вейвлетов Морле, Шеннона, В – сплайнового вейвлета третьего порядка .

В §3.1 приводится алгоритм построения параметрических изображений, в основе которого лежат принципы вейвлет – анализа. С помощью данного алгоритма строятся амплитудные изображения, позволяющие оценить амплитуду движения полостей сердца, и фазовые изображения, которые моделируют синхронность вступления в сокращение различных отделов сердца.

Для построения фазовых и амплитудных изображений было выбрано три семейства комплекснозначных вейвлетов со следующими базисными функциями:

t2 вейвлет Морле (t ) e 2it e 2 ;

sin t вейвлет Шеннона (t ) e 2it ;

t sin((t / 3) 3 ) В – сплайновый вейвлет третьего порядка (t ) e 2it .

(t / 3) 3 Входными данными для построения рассматриваемых функциональных изображений желудочка сердца является последовательность N полярных Ds, s 1, N, диаграмм соответствующих интервалам «представительного»

сердечного цикла .

Для нахождения величины элемента (i, j) фазовой диаграммы строится кривая «активность / время», которая представляет собой график периодической

–  –  –

в которой JK — функция, комплексно сопряженная с функцией JK .

В результате проведения ряда алгебраических преобразований формула ряда вейвлетов принимает вид

–  –  –

Глава 1. Радионуклидная диагностикa Ядерная медицина — это высокотехнологичная отрасль клинической медицины, которая основана на использовании радионуклидных фармацевтических препаратов (РФП) в диагностике и дальнейшем лечении .

Уникальной особенностью методов ядерной медицины является возможность диагностирования функциональных отклонений в жизнедеятельности органов на ранних стадиях болезни, когда симптомы болезни еще не появились .

Ядерная медицина начала зарождаться на рубеже конца 1920-х г. – начала 1930-х гг. В 1927 г. американскими врачами Г. Блюмгартом и С. Вейсом были опубликовали работы, в которых описывалось использование газа радона, позволяющее произвести оценку гемодинамики у больных сердечной недостаточностью. Это был первый случай использования методов радионуклидной индикации в клинической практике, поэтому этот год может по праву считаться датой рождения новой дисциплины — радионуклидной диагностики .

Развитие ядерных технологий в 1940-1950-х гг. послужило динамичному развитию радионуклидной диагностики. Ключевым таким событием является создание в 1957 г. американским физиком Х. Ангером (Калифорнийский университет в Беркли) гамма-камеры — прибора для получения изображений гамма-излучения .

Радионуклидная диагностика [22, 25, 26] прочно вошла в арсенал диагностических средств современных учреждений здравоохранения и по своей значимости не уступает таким современным инструментальным методикам, как магнитно-резонансная томография, ультразвуковые и рентгеновские исследования .

Функциональность является отличительной чертой методов радионуклидной диагностики. Изображения, получаемые на основе методов ядерной медицины, не обладая высоким пространственным разрешением, в отличии от изображений, получаемых методами магнитно-резонансной (МРТ) и рентгеновской томографии (КТ), способны отражать физиологические и патофизиологические изменения, происходящие в организме. Достигается это за счет применения радиофармацевтических препаратов (РФП), которые способны накапливаться в морфологических структурах и отражать динамику происходящих в органе биохимических или физиологических процессов. Под РФП понимается химическое соединение, содержащее в себе некоторый радиоактивный нуклид, и, предназначенное для проведения медикобиологических исследований .

Выполнение радионуклидного диагностического исследования осуществляется с помощью радиоэлектронных приборов, специально предназначенных для этих целей. Любая установка для регистрации излучений содержит три основных узла: один или несколько детекторов, позволяющих преобразовать энергию излучения в электрические импульсы; устройства преобразования и отбора сигналов, позволяющие усилить, преобразовать и отобрать электрические импульсы с определенными параметрами из последовательности импульсов, поступающих с детекторов; одно или несколько регистрирующих устройств, которые преобразуют импульсы, поступающие от устройств отбора сигналов, в информацию, предназначенную либо для визуального восприятия, либо для дальнейшей ее компьютерной обработки .

Целью данной работы является математическое и компьютерное моделирование в задачах обработки данных таких радионуклидных методов, как томовентрикулография сердца и перфузионная томосцинтиграфия миокарда, синхронизированная с ЭКГ. В основе рассматриваемых методов лежит однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) (§ 1.2) и позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) (§ 1.3). В данной главе представлены основные характеристики и схемы работы указанных методов, которые отличаются друг от друга использованием разных установок, позволяющих получать радиоизотопные изображения. Радионуклидные исследования данных методов проводятся с помощью гамма-томографов и позитронно-эмиссионных томографов соответственно. Так как гамма-томографы являются результатом развития гамма-камер, в главе представлены основные характеристики гаммакамеры и схема работы радионуклидного метода планарной сцинтиграфии (§ 1.1), которая проводится с использованием данной установки .

В параграфе 1.4 данной главы представлено описание исследований томовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ .

§ 1.1 Планарная сцинтиграфия Во время проведения исследования планарной сцинтиграфии, устройством для визуализации распределения РФП является гамма-камера. Гамма-камера — это установка, позволяющая регистрировать двумерные проекции объемного распределения гамма-излучающего радиофармацевтического препарата в исследуемом органе .

Современная гамма-камера состоит следующих компонентов:

1. блока детектирования, предназначенного для регистрации гамма излучения;

2. штативно-поворотного устройства, обеспечивающего крепление блоков детектирования;

3. ложа пациента;

4. биосинхронизатора (в частности, кардиосинхронизатора);

5. электронной системы позиционирования;

6. монитора укладки;

7. компьютера сбора данных;

8. компьютера обработки получаемых изображений .

Основными компонентами блока детектирования являются многоканальный коллиматор, сцинтилляционный кристалл NaI (Tl) (кристалл йодистого натрия, активированного таллием), соединенный с набором фотоэлектронных умножителей и электронное устройство, обеспечивающее определение координат и амплитуд сигналов .

Рассмотрим схему работы метода планарной сцинтиграфии (рис. 1) .

Введенный радиофармацевтический препарат распространяется и аккумулируется в исследуемом органе пропорционально его метаболизму или перфузии .

Рис 1. Схема метода планарной сцинтиграфии

Излучение из исследуемого органа, который содержит в себе РФП, распространяется во все стороны от него. Для того чтобы из рассматриваемого излучения сформировать информационно значимый поток, необходимо отфильтровать только пучки фотонов, идущие параллельно. Для решения данной задачи используют устройство, которое называется коллиматором. Как правило, в гамма-камерах используются многоканальные коллиматоры, которые представляют собой свинцовую пластину с множеством отверстий. В результате попадания отфильтрованных таким образом пучков гамма-квантов в сцинтилляционный кристалл, происходит передача энергии гамма-излучения молекулам иодида натрия, вследствие чего возникает свечение (флюоресценция) вещества. Данное свечение называется сцинтилляцией. Возникающие сцинтилляции регистрируются с помощью специального электровакуумного устройства, которое называется фотоэлектронным умножителем. Данное устройство позволяет преобразовать полученные световые импульсы в электрические сигналы [28], которые поступают в ЭВМ и изображаются на дисплее компьютера в виде светящегося изображения исследуемого органа .

Поэтому данный метод получил название сцинтиграфия (изображение вспышек) .

Амплитуда полученных электрических сигналов строго пропорционально уровню радиоактивности исследуемой области и может быть измерена количественно .

Для проведения радионуклидных исследований сцинтилляционный кристалл гамма-камеры должен соответствовать следующим параметрам:

1. высокая эффективность задержки гамма-квантов;

2. минимальное рассеивание гамма-квантов в кристалле;

3. максимальная оптическая прозрачность кристалла;

4. механическая прочность кристалла;

5. минимальная длительность каждой сцинтилляции .

Как уже упоминалось ранее, промышленное производство гамма-камер началось с 1960-x г. За это время было выпущено несколько поколений гаммакамер, которые совершенствовались в таких направлениях, как разработка специализированных коллиматоров, повышение разрешающей способности гамма-камеры, увеличение поля зрения детекторов и др.

Но основные технические характеристики гамма-камеры определяются блоком детектирования, которому соответствуют следующие характеристики:

1. поле зрение детектора;

2. степень неоднородности поля зрения детектора;

3. энергетическое разрешение;

4. пространственное разрешение;

5. нелинейное искажение;

6. быстродействие гамма-камеры .

В результате научно-технического прогресса на смену гамма-камер пришили гамма-томографы, позволяющие получать трехмерное распределение РФП в исследуемом органе. Но представленные в данном параграфе характеристики и требования, предъявляемые к основным компонентам гаммакамер, справедливы и для гамма-томографов .

§ 1.2 Однофотонная эмиссионная компьютерная томография В основе ОФЭКТ лежит применение гамма-томографов [35]. Гамматомографы позволяют по набору проекций, сделанных под различными углами с помощью математических методов реконструкции осуществить получение трехмерного распределения гамма-излучающего радиофармацевтического препарата в исследуемом органе .

Гамма-томографы, в отличие от гамма-камер, часто имеют в своем составе два или три блока детектирования, закрепленные на штативно-поворотном устройстве кольцевого типа. Преимуществом ОФЭКТ над радионуклидными планарными методами диагностики является отсутствие на реконструированном изображении наложений на исследуемый орган соседних с ним объектов. Этот факт очень важен для диагностики .

Во время процедуры визуализации (рис. 2) пространственного распределения гамма-излучающего радиофармацевтического препарата в теле пациента, детекторы гамма-томографа вращаются на 360 градусов вокруг поперечной оси пациента с шагом равным 5 – 10 градусам. На каждом шаге детектором записывается одна планарная сцинтиграмма. Увеличение числа детекторов гамма-камеры, позволяет уменьшить время сбора информации. После сбора информации происходит реконструкция [24] полученных поперечных и продольных срезов исследуемого органа, и уже реконструированные изображения выводятся на дисплей компьютера .

Для проведения исследования ОФЭКТ сердца, детекторы гамма-томографа вращаются вокруг пациента на 180 градусов из правой передней косой до левой задней косой проекции. Данная процедура позволяет получать наиболее контрастные томосрезы с высоким пространственным разрешением .

Рис. 2 Схема метода однофотонной эмиссионной компьютерной томографии

Качество получаемых изображений с помощью метода ОФЭКТ зависит от таких факторов, как выбор типа коллиматора, орбита вращений детекторов, установка окна амплитудного анализатора и общий счет импульсов. На результаты реконструкции томографических изображений влияет выбор используемого алгоритма коррекции ослабления излучения, выбор фильтра шумоподавления, размер матрицы реконструированного изображения и угол ориентации косых срезов. На качество получаемых сцинтиграмм также влияет количество проекций. Для выбора числа проекций (N) используется следующая формула 2 r N, d где r — это расстояние от центра вращения органа до границы детектора, а d — это размер пикселя .

Реконструкция нативных сцинтиграмм в томосрезы обычно осуществляется с помощью метода фильтрованных обратных проекций (FBP) и итерационных методов. На регистрацию гамма-излучения влияют такие процессы, как ослабление и рассеивание излучения, статистические шумы. Для сцинтиграмм с низким уровнем шума применяется фильтр Hann, для сцинтиграмм с высоким уровнем шума применяются такие фильтры, как Parzen, Batterworth .

§ 1.3 Позитронно-эмиссионная томография Современный позитронно-эмиссионный томограф используется для проведения диагностической процедуры визуализации пространственновременного распределения позитронно-излучающего радиофармацевтического препарата в теле пациента по аннигиляционному излучению. Основой позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) является способ регистрации высокоэнергетического гамма-излучения с помощью схемы совпадения .

В медицинской практике для ПЭТ исследований используются следующие изотопы: углерод (11C); азот (13N); кислород (15O); фтор (18F). Указанные радионуклиды являются короткоживущими. Первоначально, метод ПЭТ использовался в научных исследованиях, но в последнее время указанный радионуклидный метод стал играть всё более важную роль в клинической практике. Наибольшее распространение метод ПЭТ получил в онкологии .

Широко используемым радионуклидом в онкологии является F-FDG. Также ПЭТ применяется и в кардиологии, для проведения исследования перфузионной томосцинтиграфии миокарда в качестве радионуклида используется N-NH3 .

Преимущество использования ПЭТ заключается в том, что в отличие от других радионуклидных методов, количественные измерения биохимических и физиологических процессов проходят в естественных условиях. Этот факт очень важен как в научно-исследовательских, так и в клинических применениях позитронно-эмиссионной томографии .

Одной из важнейших характеристик радионуклидов для ПЭТ является энергия излучаемых позитронов. В процессе замедления позитрон смещается от точки своего рождения, следовательно, появление аннигиляционных квантов будет происходить в пределах некоторой сферы. Радиус этой сферы определяет предел разрешающей способности позитронно-эмиссионного томографии .

Важнейшей частью любого позитронного эмиссионного томографа является массив сцинтилляционных детекторов. Чем больше количество используемых детекторов и лучше их характеристики, тем качественнее будут полученные изображения, а процедура диагностики будет занимать меньше времени .

Блок детектирования, предназначенный для работы в составе позитронноэмиссионного томографа должен обладать высокой эффективностью регистрации гамма-квантов с энергией 511 кэВ и для каждого зарегистрированного гаммакванта формировать сигнал в пределах нескольких наносекунд. Высокая эффективность регистрации позволяет за короткий промежуток времени получить качественное изображение, при минимальной величине, вводимой в организм активности .

Кроме того, блок детектирования должен обладать небольшим «мертвым временем». Мёртвое время это интервал, в течение которого детектирующий модуль и электроника томографа заняты обработкой сигналов от одной пары гамма-квантов. В течение этого интервала регистрирующая система нечувствительна к приходу новых квантов. Чтобы избежать потери событий регистрации при высокой скорости счёта, мертвое время не должно превышать единиц микросекунд .

На сегодняшний день, в позитронно-эмиссионной томографии применяются следующие сцинтилляционные детекторы:

1. детекторы, использующие однородные кристаллы;

2. детекторы, использующие многослойные кристаллы .

В большинстве коммерческих томографов используются детекторы с однородными кристаллами. В качестве сцинтиллятора используют Bi4Ge3O12, Lu2SiO3 и Gd2SiO5. Шагом к улучшению характеристик позитронно-эмиссионных томографов стало определение местоположения точки взаимодействия гаммакванта. Для этой цели используются многослойные сцинтилляционные кристаллы .

После инъекции индикаторного соединения, маркированного позитронноизлучающим радионуклидом, пациент располагается на ложе позитронноэмиссионного томографа. Позитроны, полученные вследствие распада позитронно-излучающего радионуклида, после прохождение короткого расстояния (в пределах 1 мм) аннигилируются при контакте с электронами. В результате каждой аннигиляции появляются два гамма-кванта с энергиями по 511 кэВ, которые разлетаются в противоположных направлениях. Регистрация аннигиляционных гамма-квантов осуществляется с помощью колец детекторов, окружающих пациента. Если в пределах одного кольца и некоторого временного окна, два детектора зарегистрировали сигналы, то это означает, что аннигиляционные гамма-кванты образовались в одном акте, и точка аннигиляции находится на линии (линии отклика), соединяющей детекторы. Указанные события регистрации аннигиляционных гамма-квантов называются совпадающими. В итоге, система суммирует все линии отклика, зарегистрированные за время экспозиции, и производит реконструкцию данных .

Результатом реконструкции является получение трехмерного распределения позитрон-излучающего радиофармацевтического препарата .

Совпадающие события можно разделить на следующие типы:

1. истинные;

2. рассеянные;

3. случайные;

4. множественные .

Истинные совпадения — это результат регистрации пары гамма-квантов, вызванных одним событием аннигиляции, при этом гамма-кванты не вступали ни в какое взаимодействие с материалом исследуемого объекта. Рассеянные совпадения появляются в результате регистрации пары фотонов, вызванных одним событием аннигиляции, но при этом произошло комптоновское рассеяние одного из фотонов. Случайные совпадения появляются, когда в одно временное окно зарегистрированы фотоны от разных событий аннигиляции. Их число пропорционально квадрату скорости счёта и разрешающему времени схемы совпадений. Чтобы минимизировать число случайных совпадений при высокой скорости счета томографа, разрешающее время схемы совпадений должно быть в пределах нескольких десятков нс. Множественные совпадения возникают в результате регистрации более двух фотонов в одном временном окне .

Все совпадения, кроме истинных, вносят ошибку в получаемые проекционные данные и должны быть скорректированы .

Позитронно-эмиссионный томограф может работать как в двумерном, так и в трехмерном режиме. В двумерном режиме кольца детекторов разделены коллиматорами. В данном режиме совпадения регистрируются внутри одного кольца. Для восстановления изображений используются методы двумерной послойной реконструкции. В трехмерном режиме перегородка между кольцами отсутствует, и совпадения регистрируются для любой пары детекторов в массиве .

Трехмерный режим позволяет существенно увеличить пространственное разрешение, но вместе с тем требует использования больших объемов памяти и более сложных алгоритмов реконструкции. В данном режиме также повышается шум, вызванный случайными и рассеянными совпадениями .

Основным преимуществом метода ПЭТ является его уникальная чувствительность, которая на два порядка больше, чем у метода ОФЭКТ .

§ 1.4 Радионуклидные методы диагностики сердца 1.4.1 Томовентрикулография сердца На сегодняшний день задача изучения функции желудочков сердца является одной из актуальнейших в кардиологии. Для оценки диастолической и систолической функции желудочка применяются магнитно-резонансные, ультразвуковые и радионуклидные методы диагностики сердца .

Томовентрикулография — это радионуклидный томографический метод исследования сердца, который позволяет визуализировать насосную функцию желудочков сердца .

На основе данных, получаемых в ходе проведения исследования томовентрикулографии сердца, можно определить объемы правого и левого желудочков сердца, соответствующие фракции выброса и гемодинамические параметры для конечной диастолы и систолы. Также по результатам томовентрикулографии сердца можно судить о локальной и глобальной сократимости желудочков сердца .

Около двадцати лет для оценки сократительной функции и фракции выброса левого желудочка сердца использовался радионуклидный метод равновесной вентрикулографии [83, 88]. Равновесная вентрикулография основана на методе планарной сцинтиграфии (§ 1.1) меченого пула крови с ЭКГ – синхронизацией, которая необходима для разграничения фаз сердечного цикла .

Данное исследование проводится в левой передней косой (45°) проекции сердца .

В результате радионуклидной равновесной вентрикулографии определялись показатели фракции выброса, конечного диастолического и конечного систолического объёмов левого желудочка [44]. Визуализация локальной сократимости желудочка осуществлялась с помощью построения изображения движения стенок левого желудочка. Для визуализации синхронности сокращения различных отделов желудочка строились параметрические (фазовые) изображения на основе Фурье – анализа. Результаты анализа получаемых изображений хорошо согласовались с данными, которые были получены в ходе проведения электрофизиологических исследований сердца [97] .

Электрофизиологические исследования сердца требовали больших временных затрат и специализированного оборудования, поэтому построение параметрических изображений и анализ данных изображений стал полезной альтернативой этим исследованиям .

Метод равновесной вентрикулографии получил повсеместное распространение, так как его результаты были достаточно точными и он был прост в проведении диагностического исследования. Однако, данный радионуклидный метод имеет ряд существенных ограничений. В ходе проведения исследования равновесной вентрикулографии исключена возможность оценки сокращения левого желудочка в сегментах, прилегающих к верхушечным и базальным отделам желудочка, так как данный метод является планарным, т.е .

исследование проводится только в одной проекции. Метод равновесной вентрикулографии не подходит для оценки функции правого желудочка сердца, это связано с его анатомическим расположением. Также затруднена визуализация большей части правого желудочка, вследствие его неправильной формы. В рамках равновесной вентрикулографии практически невозможна оценка диастолической и систолической функции желудочков сердца на основе вычисление гемодинамических параметров для диастолы и систолы [50] .

В итоге указанные ограничения привели к значительному сокращению числа проводимых исследований равновесной вентрикулографии в пользу эхокардиографии (эхокардиография — это ультразвуковой метод диагностики, который позволяет исследовать морфологические и функциональные изменения сердца) и ЭКГ-синхронизированной однофотонной эмиссионной компьютерной томографии сердца [44]. Таким образом, в 90-х годах XX века количество исследований равновесной вентрикулографии составило менее 5 % от всех проводимых радионуклидных исследований. В последующие годы в результате совершенствования томографической техники произошел постепенный переход от планарного к томографическому методу записи исследований. В США в период с 1993 по 2002 годы число исследований ОФЭКТ сердца с 3 % возросло до 89 %, благодаря высокой чувствительности и информативности данного радионуклидного метода. В настоящее время большинство радионуклидных исследований сердца являются томографическими. Метод ОФЭКТ пула крови получил название томовентрикулографии сердца .

Для радионуклидной метки кровяного пула используются два подхода .

Рассмотрим первый способ. В организм человека вводится меченный раствор альбумина (99m Tc), который может быть пертехнетатом натрия визуализирован после его равномерного распределения в кровяном русле. Данный метод не получил широкого распространения, так как удельная активность РФП является небольшой, тем самым ухудшается качество проводимого исследования и в результате требуется введение больших доз РФП, которые повышают лучевую нагрузку на пациента .

Вторым способом визуализации кровяного пула сердца является метка кровяных эритроцитов. Пациенту вводятся препараты, которые являются нерадиоактивными и содержат олово, которое вместе с эритроцитами образует комплекс. Данный способ в настоящее время повсеместно внедрен в силу лучшего качества записи исследования, которое достигается при достаточно небольших лучевых нагрузках на пациента .

Запись исследования томовентрикулографии сердца проводится на двухдетекторной гамма - камере, в которой используется коллиматор высокого разрешения. При записи данных используется система многоракурсного сбора информации об объекте, которая позволяет получать трехмерное распределение радиофармпрепарата в сердце пациента. Исследование проводится, синхронизировано с сигналом ЭКГ, т.е. для каждого ракурса в результате получается целая серия сцинтиграмм (кадров), соответствующая «представительному» сердечному циклу (рис. 3) .

Рис.3 «Представительный» сердечный цикл

«Представительный» сердечный цикл формируется следующим образом:

регистрация гамма-излучения РФП сочетается с синхронизацией записи с Rзубцом сердечного цикла, R-R интервал, фиксируемый электрокардиографом, разделяется на заданное количество равных временных фрагментов, в каждом из которых происходит регистрация гамма-излучения. Затем производится суммирование полученного изображения по аналогичным фрагментам для всех записанных R-R интервалов. Таким образом, для каждого ракурса, изображения сердца получаются в различные временные интервалы сердечного цикла, т.е. для каждого ракурса мы получаем изображения, количество которых равно числу фрагментов, на которые был поделен сердечный цикл. По полученным проекционным данным производится реконструкция, в результате которой мы получаем последовательность объемных распределений радиофармпрепарата, соответствующих различным временным интервалам сердечного цикла, т.е. мы получаем трехмерные матрицы. На рис. 4 представлены корональные проекции реконструированных данных томовентрикулографического исследования: каждая строка соответствует определенному интервалу «представительного» сердечного цикла .

–  –  –

На основе данных исследования томовентрикулографии сердца для каждого желудочка можно определить такие важные диагностические параметры, как конечный диастолический и систолический объемы, фракция выброса, ударный объем [30, 32 – 34, 50, 55, 56, 62, 70, 75 – 78, 80, 94 – 97], а также индексы формы [31] желудочка для конечной диастолы и конечной систолы .

Важным диагностическим компонентом томовентрикулографического исследования является определение гемодинамических параметров левого и правого желудочков сердца для диастолы и систолы .

Можно выделить следующие гемодинамические параметры:

1. максимальная скорость изгнания крови из желудочков. Этот показатель характеризует глобальную сократимость и систолическую функцию желудочка;

2. максимальная скорость наполнения желудочков — это параметр, который характеризует диастолическую функцию желудочка;

3. средняя скорость наполнения желудочка в первую треть диастолы .

Данный параметр характеризует начальную фазу диастолы и первым изменяется при диастолической дисфункции;

4. максимальная скорость наполнения во время второго пика. Этот параметр вычисляется при наличии у диастолы двух и более пиков наполнения желудочков .

5. время максимального наполнения желудочка, начиная с начала диастолы. Увеличение данного параметра свидетельствует об удлинении активной фазы диастолы, что является признаком диастолической дисфункции .

Также помимо вычисления объемов желудочков и гемодинамических параметров, метод томовентрикулографии сердца используется для визуализации глобальной и локальной сократимости правого и левого желудочков сердца [66, 67]. Анализ сократимости осуществляется следующим образом: для каждого из желудочков происходит построение полярных карт (диаграмма «бычий глаз»), характеризующих синхронность вступления в сокращение [6, 41, 42, 63, 78, 97], а также строятся фазовые гистограммы [43, 46, 69], на которых отображается локальное движение всех стенок желудочков, включая верхушечные и базальные отделы желудочка, визуализация сократимости которых в рамках других радионуклидных методов затруднена .

1.4.2 Перфузионная томосцинтиграфия миокарда, синхронизированная с ЭКГ Перфузионная сцинтиграфия миокарда — это метод оценки перфузии миокарда [47, 65, 74, 82]. Перфузия миокарда (перфузия — это прохождение крови через сосудистое русло) позволяет оценить интрамиокардиальный кровоток .

Исследование перфузионной томосцинтиграфии проводится как с помощью метода однофотонной эмиссионной томографии, так и с помощью метода позитронно-эмиссионной томографии. Данное исследование проводится синхронизировано с сигналом ЭКГ [14] .

Для проведения исследования перфузионной томосцинтиграфии миокарда с помощью позитронно-эмиссионного томографа в качестве радионуклида используется 13N-NH3 .

Наиболее популярными радионуклидами для выполнения перфузионной таллий-201 (201Tl ) и томосцинтиграфии на основе метода ОФЭКТ являются технеций-99m (99mTc). Основой применения радиофармацевтических препаратов, которые содержат данные изотопы, является их биологическое сходство с ионами калия. В результате благодаря этому, радиофармацевтические препараты распределяются и аккумулируются в миокарде желудочка пропорционально артериальному притоку. Для дифференциальной диагностики используется тот факт, что аккумулирование изотопов в здоровом и рубцово-измененном миокарде отличается друг от друга в количественном отношении [29] .

Снижение аккумулирования изотопов в миокарде называется дефектом перфузии. Стойким дефектом перфузии называется процесс снижения аккумуляции изотопов в миокарде, который проявляется у пациента в состоянии функционального покоя и сохраняется на протяжении всего исследования. Этот факт свидетельствует о постоянной ишемии миокарда в данном сегменте желудочка. Преходящим дефектом перфузии называется процесс снижения аккумуляции изотопов в миокарде, который выявляется лишь во время нагрузки и отсутствует в покое. Это свидетельствует о транзиторной ишемии миокарда в данном сегменте .

Различают следующие степени снижения перфузии [16, 17]:

1. незначительное (1-30%);

2. умеренное (31-50%);

3. выраженное (51-70%);

4. резкое (71% и более), которое соответствуют рубцовым участкам .

Использование цветовой шкалы, соответствующей накоплению РФП (от минимального до максимального уровня), позволяет получать цветное изображение на полярных диаграммах и трехмерных изображениях миокарда желудочка, наглядно отражающее характер перфузии в его различных сегментах .

Также как и для случая томовентрикулографии сердца в результате проведения исследования перфузионной томосцинтиграфии миокарда для каждого желудочка вычисляются важные диагностические параметры и проводится фазовый анализ данных [5, 81], позволяющий оценить синхронность вступления в сокращение различных отделов миокарда .

Глава 2. Математическое моделирование и обработка данных для радионуклидных кардиологических исследований В данной главе рассматривается математическое моделирование в задачах обработки исследований томовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ .

В параграфе 2.1 данной главы представлен общий алгоритм обработки указанных радионуклидных кардиологических исследований .

Ключевым этапом в обработке рассматриваемых кардиологических исследований является построение контуров левого и правого желудочков сердца .

В параграфе 2.2 данной главы представлены математическая модель правого и левого желудочков сердца и алгоритм оконтуривания желудочков для исследования томовентрикулографии сердца. Данный алгоритм основан на том, что границы левого и правого желудочков сердца на протяжении «представительного» сердечного цикла моделируются как последовательность Sl, l 1, N, поверхностей построение которых представлено в указанном параграфе .

В параграфе 2.3 данной главы представлены математическая модель миокарда левого и правого желудочков сердца и алгоритм оконтуривания миокарда желудочков для исследования перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ. В указанном алгоритме миокард желудочка ограничивается с помощью внешних S O l, l 1, N и внутренних S I l, l 1, N поверхностей, соответствующих различным интервалам «представительного» сердечного цикла .

Также для указанных радионуклидных кардиологических исследований в параграфе 2.4 данной работы представлены формулы вычисления важных диагностических параметров, используемых врачом – диагностом .

На основе построенной последовательности поверхностей Sl, l 1, N для исследования томовентрикулографии сердца и последовательности поверхностей S O l, l 1, N и S I l, l 1, N для исследования перфузионной томосцинтиграфии сердца строятся полярные диаграммы (диаграммы «бычий глаз»). Построение указанных диаграмм представлено в параграфе 2.5 данной главы .

§ 2.1 Алгоритм обработки радионуклидных кардиологических исследований В данном параграфе предлагается общий алгоритм обработки таких радионуклидных кардиологических исследований, как томовентрикулография сердца и перфузионная томосцинтиграфия миокарда. Как уже отмечалось ранее, указанные исследования проводятся синхронизировано с сигналом внешнего устройства — электрокардиографа (ЭКГ). Радионуклидные кардиологические исследования, синхронизированные с ЭКГ, позволяют получать информацию о трехмерном распределении РФП в различные временные интервалы «представительного» сердечного цикла. Результатом томографической реконструкции является последовательность трехмерных матриц (объемов), которая соответствует N интервалам «представительного» сердечного цикла P H 1 (i, j, k ), P H 2 (i, j, k ),..., P H N (i, j, k ), 0 i w, 0 j h, 0 k d, где w, h и d — это пространственные размеры получаемых матриц .

В результате, полученные в ходе реконструкции трехмерные матрицы P H s, s 1, N используются для математического и компьютерного моделирования для получения диагностически значимой информации, характерной для рассматриваемых кардиологических исследований и представленной в пунктах 1.4.1 и 1.4.2 первой главы .

Рассмотрим алгоритм обработки радионуклидных кардиологических исследований [12, 13, 68]. Схема данного алгоритма представлена на рис. 5. Для исследований томовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфии миокарда рассматриваемая схема процесса обработки данных является общей .

Основные отличия заключаются в алгоритмах построения контуров, параметрических изображений и вычисления диагностически значимых параметров .

Рис. 5 Алгоритм обработки радионуклидных кардиологических исследований

Первым этапом рассматриваемого алгоритма является построение трехмерной матрицы (объема) фазового изображения на основе трехмерных матриц P H s, s 1, N. Фазовый объем характеризует синхронность вступления в сокращение различных отделов сердца. Для построения фазового объема в работе используется алгоритм, основанный на вейвлет – анализе. Указанный алгоритм представлен в главе 3 данной работы. Для случая томовентрикулографии сердца построенный фазовый объем используется для контурной сегментации желудочков сердца, также для исследования перфузионной томосцинтиграфии миокарда данный объем используется для оконтуривания регионов, соответствующих миокарду желудочка .

Рассмотрим случай исследования томовентрикулографии сердца. После построения фазовой матрицы, следующим этапом является построение контуров левого и правого желудочков сердца. Данный этап включает в себя математическое моделирование желудочков сердца на основе построения поверхностей Sl, l 1, N, характеризующих распределения РФП в желудочке сердца на протяжении «представительного» сердечного цикла. Для построения указанных поверхностей используются объемы P H s, s 1, N и фазовый объем .

Алгоритм построения поверхностей Sl, l 1, N представлен в параграфе 2.2 данной главы .

Для исследования перфузионной томосцинтиграфии миокарда для моделирования миокарда левого и правого желудочков сердца строятся внешние S O l, l 1, N S I l, l 1, N и внутренние поверхности, характеризующие распределение РФП в миокарде желудочка на протяжении «представительного»

сердечного цикла. Алгоритм построения указанных поверхностей представлен в параграфе 2.3 данной главы .

Следующим этапом обработки радионуклидных кардиологических исследований является построение полярных диаграмм (диаграмм «бычий глаз») .

Для исследований томовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ, строятся различные полярные диаграммы.

Для исследования томовентрикулографии сердца на основе ранее полученных поверхностей Sl, l 1, N строятся следующие полярные диаграммы левого и правого желудочков сердца:

диаграмма амплитудного изображения (движение стенок);

1 .

диаграмма фракции выброса;

2 .

диаграмма парадоксального изображения желудочка;

3 .

диаграмма ударного объема .

4 .

Алгоритм построения указанных полярных диаграмм представлен в главе 3 данной работы.

Для исследования перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ, на основе внутренних и внешних поверхностей миокарда левого и правого желудочков сердца строятся следующие полярные диаграммы:

диаграммы перфузии, характеризующие суммарное, максимальное и 4 .

нормализованное накопление РФП в миокарде желудочка от внутренней поверхности до внешней;

диаграмма движения стенок;

5 .

диаграмма систолического утолщения .

6 .

Алгоритм построения полярных диаграмм для исследования перфузионной томосцинтиграфии миокарда представлен в параграфе 2.5 данной главы .

Важным этапом алгоритма обработки радионуклидных кардиологических исследований является фазовый анализ, который включает в себя построение фазовых полярных диаграмм и соответствующих фазовых гистограмм. Также в рамках фазового анализа в работе исследуется задача визуализации асинхронии желудочка, которая решается путем построения параметрических изображений, характеризующих систолическую и диастолическую асинхронию. Для построения диаграммы фазового изображения и диаграмм систолической и диастолической асинхронии используется алгоритм, основанный на применении вейвлет – анализа. Указанные алгоритмы представлены в главе 3 данной работы .

С помощью полученных ранее поверхностей вычисляются значения объемов левого и правого желудочков сердца в различные интервалы «представительного» сердечного цикла. На основе указанных значений объемов желудочка строятся кривая изменения объема желудочка и кривая скорости изменения объема желудочка.

Благодаря данным кривым и полученным поверхностям вычисляются следующие диагностические параметры:

1. конечный диастолический объем;

2. конечный систолический объем;

3. фракция объема;

4. ударный объем;

5. время максимального изгнания;

6. время максимального наполнения;

7. максимальная скорость изгнания;

8. максимальная скорость наполнения;

9. время изгнания;

10. время наполнения;

11. продолжительность сердечного цикла;

12. средняя скорость изгнания;

13. средняя скорость наполнения;

14. фракция изгнания (1/3 относительно ударного объема);

15. фракция наполнения (1/3 относительно ударного объема);

16. предсердный вклад (относительно ударного объема);

17. индекс формы для момента конечной диастолы и систолы .

Подробное описание данных параметров и формулы для их вычисления, представлены в параграфе 2.4 данной главы .

На основе ранее полученных поверхностей строятся трехмерные изображения с помощью алгоритма marching cubes [72]. Для исследования томовентрикулографии сердца строятся трехмерные изображения, характеризующие распределение РФП в левом и правом желудочке сердца в моменты конечной диастолы и систолы. Для случая перфузионной томосцинтиграфии миокарда строятся трехмерные изображения перфузии, движения стенок и систолического утолщения, а также строятся фазовые трехмерные изображения .

§ 2.2 Математическая модель и алгоритмы оконтуривания желудочков сердца в задачах обработки исследований томовентрикулографии сердца Определение диагностических параметров и объемов желудочков сердца является важным клиническим инструментом для осуществления диагностики пациентов с болезнями сердца. Большое количество зарубежных статей посвящено обработки данных томовентрикулографии сердца. Для обработки данных томовентрикулографии сердца принято использовать геометрический метод [45, 52, 61, 73, 92], на основании которого объем желудочка находится за счет оценки границ кровяного пула желудочка на последовательных срезах .

Альтернативой геометрическому методу является метод (counts – based method [37]), основанный на импульсах, в котором объем желудочка вычисляется пропорционально счету измеренных импульсов в области, которая соответствует рассматриваемому желудочку .

Для вычисления диагностических параметров, характеризующих сокращение левого и правого желудочков сердца, и определения объемов желудочков сердца, необходимо построить кривую изменения объема желудочка на протяжении «представительного» сердечного цикла. При построении данной кривой возникают задачи сегментации левого и правого желудочков [2 – 4]. При этом точность вычисления диагностических параметров зависит от правильности оконтуривания желудочков сердца .

В связи с развитием медицинской аппаратуры и компьютерной техники развивались и алгоритмы сегментации левого и правого желудочков сердца. В ранних работах [37, 51] при обработки данных томовентрикулографии сердца для вычисления объема желудочка использовалось два похода. Первый подход заключался в том, что срезы по короткой оси сердца обрабатывались отдельно, на каждом срезе в каждый момент «представительного» сердечного цикла строились контуры, соответствующие желудочку сердца. Во втором подходе срезы по короткой оси перепроецировались в один срез по длинной оси сердца, который затем обрабатывался. Для сегментации правого и левого желудочков сердца использовались аналогичные алгоритмы. Для построения контуров, соответствующих желудочку, использовался пороговый метод, в котором значение порога равнялось 37 % от максимума активности желудочка, при этом межжелудочковая перегородка определялась визуально .

В более поздних работах [63, 87], посвященных обработке данных томовентрикулографии сердца, сегментация левого и правого желудочков сердца проводится в два этапа. Первый этап — это отделение правого желудочка от левого, при этом межжелудочковая перегородка строится в ручную на трех горизонтальных срезах по длинной оси и на трех срезах по короткой оси сердца .

Вторым этапом является построение поверхности желудочка, основанное на пороговом методе с фиксированным значением порога .

Основными характеристиками предлагаемой в работе модели оконтуривания левого и правого желудочков сердца являются:

сужение границ исходных объемов с использованием фазового объема;

возможность изменения начальных границ желудочка;

метод оконтуривания желудочков сердца, в основе которого лежит использование профильной кривой для автоматического отделения левого желудочка от правого .

В представленной работе при обработке томовентрикулографических данных правый и левый желудочки сердца на протяжении «представительного»

сердечного цикла моделируются с помощью поверхностей Sl, l 1, N, которые строятся на основе куполообразной сетки .

Сетка рассматривается как система координат для куполообразных объектов. Верхушка купола рассматривается в полусферической системе координат, а основание в цилиндрической системе координат.

Под построением сетки понимается вычисление следующих параметров:

12.Nt — количество лучей в поперечной проекции;

13.ht — шаг угла для лучей в поперечной проекции;

14.Nls — количество лучей в верхушке;

15.hls — шаг угла для лучей в верхушке;

16.Nlc — количество лучей в основании;

17.hlc — шаг угла для лучей в основании;

18.Nl — количество лучей в произвольной продольной проекции;

C — центральная точка сетки, через которую проходит плоскость 19 .

разделяющая основание сетки от его верхушки;

Rmax — максимальный радиус на сетке;

20 .

Rmin — минимальный радиус на сетке;

21 .

hrad — шаг радиуса .

22 .

Поверхности желудочка Sl, l 1, N, соответствующие «представительному»

сердечному циклу, представляет собой двумерную матрицу размерностью N t N l, характеризующую значения по сетке. На основе поверхностей Sl, l 1, N с использованием алгоритма marching cubes строятся трехмерные изображения правого и левого желудочков сердца (рис. 6) .

Рис. 6 Трехмерные изображения правого и левого желудочков сердца: внешняя поверхность — это визуализация кровяного пула желудочка в момент конечной диастолы, а внутренняя поверхность — в момент конечной систолы

–  –  –

Во время выбора срединных срезов суммарного объема задаются значения верхушки, основания и центра рассматриваемого желудочка сердца. Пусть Yap — это значение верхушки, а Ybas — это значения основания желудочка. Для данных значений справедливо следующее выражение 1 Yap Ybas h .

–  –  –

После выбора срединных срезов суммарного объема на трех проекциях строятся контуры, позволяющие ограничить область, которая соответствует рассматриваемому желудочку (рис. 7).

Построенные контуры, ограничивают определенную область, которая может быть определена следующим выражением:

1. корональная проекция: I cor [imin, imax ] [k min, k max ] ;

cor cor cor cor

–  –  –

Рис. 7 Построение контуров желудочка на трех проекциях (корональной, трансверсальной, сагиттальной) для левого (а) и правого (б) желудочка Для более точного сужения границ желудочка, при построении контуров используются фазовые изображения сердца. Построение фазовых изображений будет рассмотрено в главе 3. На рис. 8 представлен пример уточнения области левого желудочка с помощью фазового изображения. Данное изображение позволяет отделить левый желудочек от левого предсердия, которое сокращается в противоположной фазе .

Рис. 8 Построение контура левого желудочка для сагиттальной проекции: а) срез суммарного изображения левого желудочка, б) соответствующее фазовое изображение

–  –  –

§ 2.3 Математическая модель и алгоритмы оконтуривания желудочков сердца в задачах обработки исследований перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ В настоящий момент автоматическое и полуавтоматическое программное обеспечение для количественного анализа перфузионных ОФЭКТ и ПЭТ изображений миокарда повседневно используется в клинической практике и научных исследованиях. Данное программное обеспечение позволяет строить контуры желудочка сердца, строить полярные диаграммы перфузии на основе поверхности желудочка и вычислять диагностические параметры. Указанные количественные измерения используются для диагностики коронарной болезни сердца .

Точная сегментация левого желудочка позволяет получать точные оценки перфузии миокарда. Неточная сегментация желудочка может дать результат с ложными дефектами, которые имитируют проблемы, связанные с перфузией .

В ранних работах по обработке данных перфузии миокарда, определение объема левого желудочка подразумевало под собой построение соответствующей эндокардиальной поверхности. Ранее предлагалось ручное построение эндокардиальных контуров на срединных срезах трансверсальной и корональной проекции с использованием порога равного 34 % от максимального значения активности [40, 54]. Вследствие того, что данный метод является ручным, его результаты были чувствительны к ошибкам и он являлся плохо воспроизводимым. Основным ограничением данного метода являлось то, что использовалась только плоская часть томографического изображения .

Использовались также модификации данного метода, в которых эндокардиальные границы определялись полуавтоматически из огромного числа срезов по длинной оси сердца [79] .

Автоматический метод определения эндокардиальной поверхности включал в себя: вычисление градиента активности изображения для начальной оценки поверхности и итеративная маркировка для дальнейшего улучшения значения поверхности [57]. В данном методе длинная ось левого желудочка строится на срединном срезе. Основным недостатком этого метода является вероятность того, что процесс итеративной маркировки может не сходиться, а также существует проблема определение пределов поиска, когда печень, селезенка или другие органы находятся близко к сердцу [85, 97] .

Существует несколько техник для построения контуров желудочка. Широко используемым методом является алгоритм оконтуривания левого желудочка, представленный в статье [59]. В данной статье представлен алгоритм вычисления объема левого желудочка, который основан на построении эндокардиальных и эпикардиальных поверхностей желудочка для каждого из интервала «представительного» сердечного цикла. Для построения указанных поверхностей сначала строится срединная поверхность, а затем используется пороговый метод .

Левый желудочек моделируется эллипсоидом, тем самым это позволяет оценить его форму, то есть упрощает вычисление индекса формы левого желудочка [30] .

Другие похожие методы сегментации левого желудочка представлены в статьях [33, 39, 58, 84, 89 – 91] .

Сегментация правого желудочка является сложной задачей из-за его сложной геометрической формы и расположения [32, 53, 60]. В данной работе строятся модель и алгоритм оконтуривания миокарда правого желудочка, так как получение информации о правом желудочке является важной диагностической задачей .

В представленной работе при обработке данных перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ, миокард правого и левого желудочка сердца на протяжении «представительного» сердечного цикла моделируется с помощью внешней S lO, l 1, N и внутренней S lI, l 1, N поверхностей, которые строятся на основе куполообразной сетки .

Куполообразная сетка вычисляется также как и для исследования томовентрикулографии сердца (§ 2.2). На рис. 10 представлено изображение куполообразной сетки, которая используется для построения поверхностей, позволяющих моделировать форму миокарда правого и левого желудочков сердца .

–  –  –

На основе поверхностей S lO, l 1, N и S lI, l 1, N с использованием алгоритма marching cubes строятся трехмерные изображения миокарда правого и левого желудочков сердца (рис. 11) .

Рис. 11 Трехмерные изображения миокарда правого и левого желудочков сердца Представленный в данной работе алгоритм оконтуривания (рис. 12) миокарда правого и левого желудочков для исследования перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ, состоит из двух этапов .

Первый этап заключается в сужении исходных объемах сердца, позволяющем выделить область, которая соответствует желудочку. Второй этап — это уточнение полученных на первом этапе границ .

Рис. 12 Алгоритм оконтуривания миокарда левого и правого желудочка Алгоритмы оконтуривания миокарда правого и левого желудочков отличаются друг от друга в подходах к сужению исходных объемов .

Рассмотрим сужение исходных объемов сердца, позволяющие выделить область, которая соответствует миокарду левого желудочка. В работе было рассмотрено и реализовано два способа выделения начальных границ миокарда левого желудочка .

Первый способ выделения начальных границ заключается в том, что миокард левого желудочка ограничивается с помощью параллелепипеда. Пусть Pl H (i, j, k ), i 1, w, j 1, h, k 1, d, l 1, N — это реконструированные исходные объемы сердца, где w, h, d — пространственные размеры указанных объемов, а N — это число интервалов сердечного цикла.

На основании данных объемов вычисляется суммарный объем сердца Psum :

H

–  –  –

Далее на трех проекциях (корональной, трансверсальной и сагиттальной) суммарного объема Psum (рис. 13) устанавливаются границы миокарда левого H желудочка и центр желудочка .

Рис. 13 Первый способ сужения границ миокарда левого желудочка на трех проекциях: корональной (а); трансверсальной (б); сагиттальной (в)

–  –  –

тогда базальные отделы желудочка ограничиваются цилиндром, в противном случае рассматривается усеченный конус. На указанных проекциях выставляется ~ ~~ ~ центр желудочка Pc ( ic, jc, k c ), который также является центром рассматриваемого

–  –  –

устанавливаются границы миокарда правого желудочка (рис. 15). Также на ~ ~~ ~ указанных проекциях выставляется центр желудочка Pc ( ic, jc, k c ) и с помощью эллипсоида и усеченного конуса выделяется область, которая соответствует миокарду левого желудочка .

–  –  –

После нахождения начальной границы миокарда желудочка производится её уточнение. Для уточнения полученных границ происходит построение последовательностей внутренних S lI, l 1, N и внешних S lO, l 1, N поверхностей миокарда желудочка, на основании ранее построенной сетки и последовательности объемов Pl, l 1, N. Для вычисления значений указанных поверхностей строится последовательность центральных поверхностей S lC, l 1, N .

–  –  –

где — это некоторая погрешность, значение которой в работе бралось равной 0,01. После выполнения данного итерационного процесса, значения центральных поверхностей S lC, l 1, N могут быть вычислены по следующей формуле

–  –  –

В данном случае значение параметра rI прогоняется от S lC (i, j ) до Rmin c шагом, который равен hrad .

На основании построенных внутренних S lI, l 1, N и внешних S lO, l 1, N поверхностей миокарда желудочка, строятся полярные диаграммы «бычий глаз» и вычисляются значения объемов желудочка, соответствующих определенным интервалам «представительного» сердечного цикла .

§ 2.4 Вычисление диагностических параметров На основании полученных N объемов левого желудочка и N объемов правого желудочка строятся кривые «активность/время» (рис. 16), характеризующие изменение объема и скорость изменения объема соответствующего желудочка в течение «представительного» сердечного цикла .

–  –  –

Время максимального изгнания и максимального наполнения — это временные интервалы, соответствующий минимуму и максимуму кривой скорости изменения объема желудочка соответственно. Максимальная скорость

–  –  –

где Sld — это ранее построенная поверхность левого желудочка, соответствующая моменту конечной диастолы «представительного» сердечного цикла. Индекс формы для конечной систолы вычисляется аналогично .

§ 2.5 Построение диаграмм «бычий глаз»

Метод полярного картирования [16] — это способ представления интересующей трехмерной информации на плоскости в виде полярной диаграммы, которая в иностранной литературе известна под названием «bull eye»

(«бычий глаз») [71, 93] .

Существует несколько методов построения диаграммы «бычий глаз»:

сферический, цилиндрический и радиальный [93]. Отличие данных методов заключается в способе представления верхушечных отделов желудочка .

Базальные отделы рассматриваются в цилиндрической системе координат, а верхушка в зависимости от выбранного метода (рис. 17). В представленной работе реализован сферический метод построения диаграмм «бычий глаз» .

Полярные диаграммы поделены на секторы, каждый из которых соответствует определенному региону желудочка. На построенных полярных диаграммах верхушка отображается в центре, межжелудочковая перегородка — слева, а передняя, боковая и задняя стенки — соответственно вверху, справа и внизу. Полярная диаграмма левого желудочка состоит из семнадцати сегментов, а полярная диаграмма правого желудочка — из девяти сегментов .

Рис. 17 Методы построения полярных диаграмм: а) сферический,

б) цилиндрический, в) радиальный Для исследования перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ, строятся полярные диаграммы перфузии, диаграммы движения стенок и систолического утолщения, а для исследования томовентрикулографии сердца строятся полярные диаграмм фракции выброса и диаграммы парадоксального изображения желудочка. Также для рассматриваемых в работе радионуклидных исследований строятся фазовые полярные диаграммы .

В данном параграфе рассмотрим построение диаграмм перфузии, систолического утолщения и движения стенок. Построение остальных полярных диаграмм будет рассмотрено в главе 3. Диаграммы «бычий глаз»

визуализируются в виде матриц размерностью N t N l .

Полярные диаграммы перфузии (рис. 18) позволяют оценить распределение кровотока в миокарде желудочка на протяжении «представительного» сердечного цикла .

–  –  –

В представленной работе значения полярной диаграммы движения стенок (рис.

19) M(i, j) вычислялось, как расстояние между внутренней поверхности миокарда в моменты конечной диастолы и конечной систолы:

M (i, j ) S lId (i, j ) S lIs (i, j ), i 1, N t, j 1, N l,

–  –  –

где ld и ls — это интервалы «представительного» сердечного цикла, соответствующие конечной диастоле и конечной систоле .

Глава 3. Построение параметрических изображений Параметрические (функциональные) изображения, позволяющие визуализировать различную диагностически значимую информацию [17, 19, 79], играют важную роль при обработке данных радионуклидных кардиологических исследований .

Под диагностически значимой информацией понимаются значения некоторых параметров, которые отражают или моделируют определенную функцию (например, сократительную) исследуемого объекта или процесса .

Появление параметрических изображений в радионуклидной диагностике относится к 70-80-м годам XX в., они создавались с помощью простых арифметических и более сложных математических операций (преобразование Фурье, Адамара и др.) и применялись для планарных исследований. Данные изображения нашли широкое применение при обработке данных равновесной вентрикулографии сердца (Berthout P.,, Adam W.E.,, Schad N., Bodenheimer M.M., Bassand J.P., Basharach S.L., Green M.V.., Королев С.В., Назаренко С.И.) (1977гг). Далее с развитием томографических методов, а именно с развитием метода перфузионной томосцинтиграфии миокарда, появляются полярные диаграммы (диаграммы «бычий глаз») для оценки перфузии. А с развитием томографических синхронизированных с ЭКГ методов перфузионной сцинтиграфии появляются функциональные изображения, визуализирующие движение стенок и систолическое утолщение. Пик публикаций, связанных с фазовыми функциональными изображениями, отражающими наличие асинхронии, и подтверждающих их практическое значение приходится на 2007годы (Henneman M.M. с соавторами, Остроумов Е.Н., Котина Е.Д. и другие) .

В 2011-2013 гг. выходят публикации, посвященные построению функциональных изображений, визуализирующих систолическую и диастолическую асинхронию [48, 49, 64] .

При обработке данных перфузионной томосцинтиграфии сердца, синхронизированной с ЭКГ, строятся параметрические изображения перфузии, движения стенок и систолического утолщения. Построение указанных параметрических изображений было рассмотрено в параграфе 2.5 второй главы .

При обработке данных томовентрикулографии сердца используются следующие параметрические изображения:

1. парадоксальное изображение;

2. изображение ударного объема;

3. изображение фракции выброса .

Указанные параметрические изображения представляются в виде полярных диаграмм «бычий глаз». Исходной информацией для построения данных изображений является последовательность N полярных диаграмм накопления Pk(i, j) ( k 1, N ), характеризующие распределение РФП в желудочке сердца в различные интервалы «представительного» сердечного цикла .

Парадоксальным изображением (рис. 21) называется параметрическое изображение Pparadox, значение которого может быть вычислено по следующей формуле Pparadox(i, j ) PES (i, j ) PED (i, j ), где PES(i, j) и PED(i, j) — это значения в точке (i, j) диаграмм, соответствующих моментам конечной систолы и конечной диастолы «представительного»

сердечного цикла .

Рис. 21 Парадоксальное изображение: a) левого желудочка; б) правого желудочка

Отрицательные значения диаграммы парадоксального изображения обнуляются .

С помощью данного изображения можно выявлять зоны, характеризующие парадоксальную пульсацию в области сердца .

Параметрическим изображением ударного объема (рис. 22) называется изображение PSV, значение которого может быть вычислено по следующей формуле PSV (i, j ) PED (i, j ) PES (i, j ) .

–  –  –

В данной главе рассматриваются и строятся амплитудные и фазовые параметрические изображения, которые позволяют оценить амплитуду и временную последовательность движения полостей сердца. Для построения указанных параметрических изображений в работе предлагается алгоритм, в основе которого лежат принципы вейвлет – анализа. Данный алгоритм представлен в параграфе 3.1 данной главы. Для построения фазовых и амплитудных изображений было выбрано три семейства комплекснозначных вейвлетов: вейвлет Морле (п. 3.1.1); вейвлет Шеннона (п. 3.1.2); В – сплайновый вейвлет третьего порядка (п. 3.1.3) .

Также в данной главе была рассмотрена задача оценки асинхронии желудочка [36, 44, 45, 53, 56], с помощью построения параметрических изображений, характеризующих систолическую и диастолическую асинхронию желудочка. Для построения указанных изображений использовался алгоритм на основе вейвлет – анализа, представленный в параграфе 3.2 данной главы .

Для проведения сравнительного анализа было рассмотрено построение параметрических изображений с использованием Фурье – анализа [10] .

Сравнительный анализ построенных параметрических изображений представлен в параграфе 3.3 данной главы .

§ 3.1 Построение параметрических изображений на основе вейвлет – анализа В данной работе рассматриваются и строятся параметрические (амплитудные и фазовые) изображения, характеризующие работу всего сердца и изображения, характеризующие работу отдельно взятого желудочка, на основе вейвлет-анализа [1, 7, 8, 13] .

Параметрические изображения сердца На рис. 24 представлена схема построения параметрических изображений сердца. Входными данными для рассматриваемой задачи построения являются трехмерные матрицы Pl, где l 1, N (набор из N объемов), которые соответствуют «представительному» сердечному циклу. Полагается, что изменение уровня радиоактивности в области сердца на протяжении «представительного»

сердечного цикла (кривая активность/время) отражает изменение кровенаполнения в данной области. Первым шагом для нахождения (i, j, k) ячейки матрицы параметрического изображения является построение кривой активность/время, которая представляет собой график некоторой функции f(t) .

Рис. 24 Схема построения параметрических (фазовых) изображений сердца

Параметрические изображения желудочка На рис. 25 представлена схема построения параметрических изображений желудочка сердца. Исходной информацией для получения параметрических изображений, характеризующих работу желудочка, является динамическая серия

–  –  –

Для того чтобы разделить амплитудную и фазовую компоненты, необходимо использовать семейства комплекснозначных вейвлетов .

3.1.1 Построение параметрических изображений на основе вейвлета Морле Рассмотрим построение параметрических изображений на основе вейвлета

Морле:

–  –  –

где Js и Ks ( s 1,3 ) – это набор масштабирующих параметров при аппроксимации кривой «активность время». Диаграмма систолической асинхронии SD отражает информацию о синхронности начала механического расслабления желудочка сердца, а диаграмма диастолической асинхронии DD — о синхронности начала механического сокращения желудочка сердца .

Для проведения сравнительного анализа были построены функциональные изображения с использованием Фурье анализа (рис. 27). В данном случае кривые «активность/ время» аппроксимируются суммой трех гармоник Фурье .

Рис. 27 Аппроксимация кривой «активность/время»: а) вейвлет – анализ; б) сумма трех гармоник Фурье На рис. 28 представлены параметрические изображения, характеризующие диастолическую асинхронию левого желудочка сердца, построенные с помощью вейвлет – анализа и суммы трех гармоник Фурье. Фазовый анализ на основе вейвлетов позволяет более точно аппроксимировать кривую «активность/время»

для последующего вычисления параметров, характеризующих диастолическую и систолическую асинхронию соответственно .

Рис. 28 Функциональные изображения диастолической асинхронии левого желудочка, построенные на основе: a) Фурье – анализа; б) вейвлет – анализа § 3.3 Сравнительный анализ параметрических изображений Данная часть работы посвящена анализу функциональных изображений, построенных на основе вейвлет – анализа с помощью формул, представленных в §

3.1 и их сравнению с изображениями, построенными на основе первой гармоники Фурье .

В данном параграфе анализируются фазовые изображения, построенные на основе вейвлет – преобразований и на основе первой гармоники Фурье .

Для построения параметрических изображений на основе вейвлет – анализа рассматривались три семейства вейвлетов: вейвлет Морле, вейвлет Шеннона и В

– сплайновый вейвлет третьего порядка .

Исходя из § 3.1 данной работы, при построении параметрических изображений на основе вейвлет – преобразования мы имеем набор из двух параметров: j, k, данные параметры называются масштабирующими. Иногда вейвлет – преобразования сравнивают с микроскопом, таким образом, в данном случае параметр j отвечает за масштаб (за приближение или отдаление), параметр k – за сдвиг (за движение в горизонтальной плоскости), а сам вид базисной функции вейвлета – за модификацию микроскопа. Таким образом, варьируя данный набор параметров, получаем отличные друг от друга изображения .

Рассмотрим параметрические изображения, построенные на основе данных, полученных методом томовентрикулографии сердца. На рис. 29 представлены фазовые изображения сердца, построенные на основе первой гармоники Фурье и вейвлетов. Представленные изображения позволяют судить о временной последовательности движения различных отделов сердца .

–  –  –

На рис. 30 представлены фазовые изображения правого желудочка, построенные с помощью вейвлетов и первой гармоники Фурье .

Рис. 30 Фазовые изображения правого желудочка сердца на основе первой гармоники Фурье (а), вейвлета Морле (б) и B – сплайнового вейвлета (в) Рассмотрим параметрические изображения, построенные на основе данных, полученных методом перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ. Данные изображения позволяют судить о синхронности вступления в сокращения различных отделов миокарда .

Рассмотрим два набора данных, соответствующих различным пациентам. Для каждого из набора данных было построено фазовое изображение левого желудочка с помощью преобразований Фурье и изображения, построенные на основе вейвлет – анализа .

Рассмотрим фазовые изображения, полученные для первого набора данных (рис. 31). Изображение, представленное на рис. 31(а), соответствует фазовому изображению, построенному на основе первой гармоники Фурье. Изображения на рис. 31(б), рис. 31(в) и рис. 31(г) – это фазовые изображения, построенные с помощью вейвлета Морле, вейвлета Шеннона и кубического В – сплайнового вейвлета соответственно .

Рис. 31 Фазовые изображения левого желудочка, построенные с помощью: a) первой гармоники Фурье; б) вейвлета Морле; в) вейвлета Шеннона; г) B – сплайнового вейвлета третьего порядка Исходя из достаточной монотонности полученных фазовых изображений, можно говорить о синхронности вступления в сокращение различных отделов миокарда .

Если сравнивать представленные изображения, то можно сделать вывод, что изображения (рис. 31), построенные на основе первой гармоники Фурье и с помощью вейвлетов, имеют схожий характер. Однако на изображениях, построенных на основе вейвлет – анализа можно выявить детали, которые не так заметны на изображениях (рис. 31(а)), построенных с помощью преобразований Фурье, за счёт варьирования параметров j и k, позволяющих более точно аппроксимировать кривые «активность/время». В особенности это видно на изображении, которое было построено с помощью вейвлета Шеннона (рис. 31(в)) .

Перейдём к рассмотрению изображений, полученных для второго набора данных (рис. 32). Изображение на рис. 32(а) – это фазовое изображение, построенное для данного исследования на основе преобразований Фурье, а изображения представленные на рис. 32(б), рис. 32(в) и рис. 32(г) соответствуют изображениям построенным с помощью вейвлета Морле, вейвлета Шеннона и кубического В – сплайнового вейвлета соответственно .

Рис. 32 Фазовые изображения левого желудочка, построенные с помощью: a) первой гармоники Фурье; б) вейвлета Морле; в) вейвлета Шеннона; г) B – сплайнового вейвлета третьего порядка Представленные изображения содержат информацию о наличии внутрижелудочковой асинхронии, которую можно также выразить в количественных значениях, как разницу средних значений фазы на диаграммах между секторами или как максимальную разницу фаз на диаграмме .

Изображения (рис. 29 – 32), построенные на основе первой гармоники Фурье и с помощью вейвлетов, имеет схожий характер. Однако на изображениях, построенных на основе вейвлет – анализа можно выявить детали, которые не видны на изображениях, построенных с помощью преобразований Фурье, за счёт варьирования параметров j и k, позволяющих более точно аппроксимировать кривые «активность/время» .

Глава 4. Программы обработки радионуклидных кардиологических исследований В данной главе представлены разработанные программы обработки радионуклидных кардиологических исследований .

В параграфе 4.1 данной главы представлена программа, предназначенная для обработки данных томовентрикулографии сердца, а в параграфе 4.2 рассмотрена программа обработки данных исследования перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ .

Представленное в данной главе программное обеспечение разработано в среде программирования Microsoft Visual Studio на языке C#. При визуализации радионуклидных изображений и объемов использовались средства GDI+ и DirectX. В основе рассматриваемых программ лежит общий алгоритм обработки радионуклидных кардиологических исследований, который был представлен в параграфе 2.1 второй главы .

§ 4.1 Программное обеспечение обработки томовентрикулографии сердца Основной задачей программы для обработки данных томовентрикулографии сердца является вычисление диагностически значимых параметров, характеризующих работу желудочков сердца, построение кривых изменения объема и кривых скорости изменения объема желудочков, а также построение параметрических изображений желудочков .

Разработанная программа состоит из восьми вкладок:

1. Выбор срезов;

2. Границы;

3. Контуры;

4. Графики;

5. Диаграммы;

6. Фаза (ЛЖ);

7. Фаза (ПЖ);

8. 3D .

Каждая из представленных вкладок отражает один из этапов алгоритма обработки радионуклидных исследований, представленный в параграфе 2.1 второй главы .

На вкладке «Выбор срезов» (рис. 33) представлены срезы суммарного объема для трех проекций и соответствующие им срезы фазового объема. В первом ряду представлены корональные срезы (верхушка («SAX APX»), срединный срез («SAX MID»), базальный («SAX BAS»)), в третьем ряду в располагаются трансверсальный срез («HLA») и два сагиттальных среза(для правого желудочка («VLA RV»), для левого желудочка («VLA LV»))). На каждом из указанных изображений расположены три линии, позволяющие осуществить выбор суммарных срезов, которые впоследствии будут использоваться в ходе дальнейшего исполнения программы. Одновременно с выбором срезов задаются центры желудочков, а также их основание и верхушка .

Рис. 33 Вкладка «Выбор среза»

Построение фазового объема осуществляется двумя способами на основе первой гармоники Фурье и с помощью вейвлет–анализа, в соответствии с формулами, представленными в главе 3. В области «Фазовый объем»

располагается три поля: «Фурье», «Морле», «В-сплайн». При выборе определенного значения происходит автоматический пересчет фазового объема и полярных диаграмм (вкладка «Диаграммы») с помощью указанных методов .

После выбора необходимых срезов, следует перейти ко второй вкладке «Границы» (рис. 34). В областях «Левый» и «Правый» располагаются выбранные ранее срезы суммарного объема для трех проекций и соответствующие им срезы фазового объема. В области «Левый» на каждом из трех срезах необходимо выделить область сердца, которая соответствует левому желудочку, а соответственно в области «Правый» выделить то, что относиться к правому желудочку .

Построение указанных контуров можно также осуществлять на представленных срезах фазового объема, которые моделируя синхронность вступления в сокращение различных отделов сердца, позволяют отделять желудочки от предсердий. Контур, отмеченный на срезе фазового объема, отобразится на соответствующем срезе суммарного объема .

Рис. 34 Вкладка «Границы»

После выделения указанных областей для обоих желудочков необходимо нажать кнопку «Применить». При нажатии на кнопку происходит выделение объемов желудочка, соответствующих «представительному» сердечному циклу, используя указанные границы, в соответствии с алгоритмом, представленным в параграфе 2.2 второй главы .

Вкладка «Контуры» состоит из двух вкладок «ЛЖ» и «ПЖ» (рис. 35 – 36) .

–  –  –

На вкладке «ЛЖ» представлена последовательность корональных срезов с построенными контурами левого желудочка, а на вкладке «ПЖ» — последовательность корональных срезов с построенными контурами правого желудочка. Представленные последовательности срезов соответствует определенному интервалу «представительного» сердечного цикла. Регулировка данного интервала осуществляется с помощью горизонтально расположенного ползунка .

Вкладка «Графики» (рис. 37) состоит из четырех областей: «Изменение объема ЛЖ», «Изменение объема ПЖ», «Изменение объема ЛЖ и ПЖ» и «Параметры». В областях «Изменение объема ЛЖ» и «Изменение объема ПЖ»

представлены кривые изменения объема и кривые скорости изменения объема соответствующего желудочка. В области «Изменение объема ЛЖ и ПЖ» на одном графике расположены кривые изменения объема правого и левого желудочков. В области «Параметры» представлены вычисленные диагностические параметры для правого и левого желудочков. Формулы, которые использовались для вычисления параметров, представлены в § 2.4 второй главы .

Рис. 37 Вкладка «Графики»

На вкладке «Диаграммы» (рис.

38) представлены следующие параметрические изображения, построенные для левого и правого желудочка:

1. Фазовое изображение левого желудочка (Фаза (ЛЖ));

2. Фазовое изображение правого желудочка (Фаза (ПЖ));

3. Амплитудное изображение левого желудочка (Движение стенок (ЛЖ));

4. Амплитудное изображение правого желудочка (Движение стенок (ПЖ));

5. Изображение фракции выброса для левого желудочка (Фракция выброса (ЛЖ));

6. Изображение фракции выброса для правого желудочка (Фракция выброса (ПЖ));

7. Парадоксальное изображение левого желудочка (Парадоксальное (ЛЖ));

8. Парадоксальное изображение правого желудочка (Парадоксальное (ПЖ));

Также на вкладке «Диаграммы» на одном графике расположены кривые изменения объема правого и левого желудочков, и представлены диагностические параметры для правого и левого желудочков .

–  –  –

На вкладках «Фаза(ЛЖ)» (рис. 39) и «Фаза(ПЖ)» (рис. 40) осуществляется фазовый анализ для левого и правого желудочка соответственно. Функционал данных вкладок одинаков, поэтому более подробно рассмотрим вкладку «Фаза(ЛЖ)» .

–  –  –

Во вкладке «Фаза(ЛЖ)» в областях «Фаза(ЛЖ)» и «Сегментированный фазовый бычий глаз» представлена фазовая диаграмма и сегментированная фазовая диаграмма, построенные для левого желудочка .

При нажатии на фазовую диаграмму в области «Накопление» строятся кривые накопления, соответствующие определенным точкам данной диаграммы .

Для очистки области «Накопление» необходимо нажать кнопку «Очистить» .

Область «Фаза» состоит из двух полей «Градусы» и «Секунды», при выборе определенного значения происходит автоматический пересчет представленных диаграмм в соответствии с выбором системы измерения (градусы или секунды) .

Под областью «Фаза» располагается три поля: «Фурье», «Морле», «Всплайн». При выборе одного из трех значений происходит пересчет полярных диаграмм с помощью соответствующего метода (разложение в ряд Фурье или разложение в ряд по вейвлетам (Морле или В-сплайн)) .

В области «Гистограмма фазы» представлена гистограмма, характеризующая фазовую диаграмму. При нажатии на кнопку «Гистограмма фазы» появляется соответствующее диалоговое окно, предоставляющее информацию о параметрах построенной гистограммы (рис. 41) .

Рис. 41 Окно «Гистограмма фазы»

В области «Гармоники» на одном графики отображаются нулевая, первая, вторая, третья гармоники, а так же сумма трех гармоник. Существует возможность регулирования количества графиков, которые могут располагаться вместе в указанной области, для этого необходимо поставить галочку напротив одного из четырех полей («Нулевая гармоника», «Первая гармоника», «Вторая гармоника», «Третья гармоника») .

На вкладке «3D» (рис. 42) представлены трехмерные изображения правого и левого желудочка в момент конечной диастолы и конечной систолы. Указанные трехмерные изображения строятся на основе ранее полученных поверхностей желудочка. Алгоритм построения данных поверхностей был представлен в параграфе 2.2 второй главы. Для построения трехмерных изображений используется алгоритм marching cubes [72] .

Рис.42 Вкладка «3D»

§ 4.2 Программное обеспечение обработки перфузионной томосцинтиграфии миокарда Программное обеспечение [11] для обработки данных перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ, состоит из двух программ, которые предназначены для визуализации распределения кровотока в миокарде левого и правого желудочков в различные интервалы «представительного» сердечного цикла. В программе реализовано построение полярных диаграмм и трёхмерных изображений, характеризующих перфузию миокарда в систолу и диастолу, движение стенок левого и правого желудочков, и утолщение стенок от диастолы к систоле с количественной оценкой этих параметров по регионам желудочка. На основе построенной кривой кровенаполнения желудочка и гемодинамической кривой вычисляются значимые диагностические параметры. Так же в данных программах строятся фазовая полярная диаграмма и соответствующее трёхмерное изображение, характеризующие синхронность вступления в сокращение различных отделов миокарда желудочка .

4.2.1 Программное обеспечение обработки перфузионной томосцинтиграфии миокарда левого желудочка Вкладка «Сужение исходных объёмов» (рис. 43) предназначена для задания начальных границ миокарда левого желудочка. В верхней и нижней части вкладки представлены срезы суммарного объема сердца в трех проекциях:

корональная; трансверсальная; сагиттальная .

Рис. 43 Вкладка «Сужение исходных объёмов»

В программе представлены два режима сужения исходного объема:

стандартный (рис. 43) и ручной (рис. 44). При запуске по умолчанию задается стандартный режим сужения, для выбора ручного режима необходимо поставить флажок «Ручной режим» .

Когда выбран стандартный режим сужения, на представленных проекциях необходимо задать исследуемый объём, перемещая красные линии .

Рекомендуется задавать такой объём минимального размера, чтобы левый желудочек был целиком вписан в него .

Перемещая жёлтые линии, необходимо задать центр левого желудочка — будущий центр сердечной системы координат, используемой для оконтуривания .

Рис. 44 Вкладка «Сужение исходных объемов (ручной режим) »

При ручном режиме сужения, верхушка желудочка задается как половина эллипсоида, а базальные отделы — с помощью усеченного конуса. Центр желудочка задается также, как и при стандартном режиме оконтуривания .

Просмотр фазового и амплитудного объёма, осуществляется с помощью двух выпадающих списков, расположенных вверху и внизу экрана. Верхний и нижний списки отвечают за то, какой объем будет представлен в верхней и нижней частях экрана соответственно .

После задания исследуемых объёмов необходимо нажать на кнопку «Применить», которая запускает алгоритм определение границ миокарда левого желудочка, представленный в § 2.3 второй главы .

На вкладке «Определение порогов» (рис. 45) расположены окна для просмотра групп кадров и инструменты для определения порогов оконтуривания .

Рис. 45 Вкладка «Определение порогов»

В верхней части данной вкладки, на корональных срезах, представлен объём с минимальным количеством импульсов (конечная диастола), в нижней части вкладки — объем с максимальным (конечная систола) .

Для определения порогов для внутренней и внешней границы миокарда левого желудочка можно воспользоваться ползунками, расположенными в левой части вкладки. Верхний ползунок предназначен для определения внешней границы миокарда, нижний — для внутренней .

Для просмотра предварительного результата оконтуривания необходимо нажать на кнопку «Применить». После получения удовлетворительных результатов предварительного просмотра следует нажать кнопку «Пересчитать»

для пересчета границ на всех объемах .

На вкладке «Просмотр объёмов (полотно)» (рис. 46) расположено окно для просмотра групп кадров и панель инструментов для их обработки .

На данной вкладке корональными срезами, слева направо, столбиками, представлены синхронизированные объёмы, сверху вниз — от верхушки к основанию. Красным прямоугольником выделяется столбец, соответствующий конечной систоле, зеленым — конечной диастоле. В заголовке столбца зеленой цифрой указана номер объёма, красной — максимальный импульс .

Рис. 46 Вкладка «Просмотр объёмов (полотно)»

На вкладке «Диаграммы» (рис.

47) представлены следующие полярные диаграммы «бычий глаз» миокарда левого желудочка:

1. Полярная диаграмма перфузии для конечной диастолы;

2. Полярная диаграмма перфузии для конечной систолы;

3. Полярная диаграмма перфузии для несинхронизированного объема;

4. Полярная диаграмма движения стенок;

5. Полярная диаграмма систолического утолщения;

6. Полярная диаграмма фазового изображения, построенного на основе первой гармоники Фурье .

Рядом с указанными диаграммами «бычий глаз» располагается соответствующая сегментированная диаграмма, отображающая оцененные средние значения по сегментам. Легенда по раскраске сегментированных диаграмм представлена внизу .

1. На данной вкладке представлена следующая функциональность:

2. Нормализация бычьего глаза .

3. Нормализованное накопление. Просмотр диаграммы для нормализованного по толщине миокарда накопления .

4. Суммарное накопление. Просмотр диаграммы для ненормализованного по толщине миокарда накопления .

5. Максимальное накопление .

6. Выбор типа отображаемой на диаграмме информации:

1. Значения .

2. Скоры .

–  –  –

На вкладке «Графики и параметры» (рис. 48) расположены окна для работы с графиками и окно для расчёта диагностических параметров. Формулы для вычисления параметров были представлены в § 2.4 второй главы .

–  –  –

Боковая вкладка «Фаза» предназначена для осуществления фазового анализа для миокарда левого желудочка. На данной вкладке расположены окна для просмотра диаграмм и окна для просмотра накоплений .

В верхней части боковой вкладке «Фаза» расположены три окна:

1. Фазовый бычий глаз .

2. Сегментированный фазовый бычий глаз .

3. Фазовый бычий глаз, бассейны артерий .

Для просмотра накоплений необходимо выбрать точку на диаграмме «Фазовый бычий глаз» или «Фазовый бычий глаз, бассейны артерий», щёлкнув на ней левой кнопкой мыши. Для удаления просмотренных накоплений необходимо нажать кнопку «Очистить» .

На данной вкладке представлена следующая функциональность:

1. Отображение фазы в градусах или миллисекундах (переключатели «Градусы» или «Миллисекунды») .

2. Отображение сумм гармоник или первых гармоник для сегментов (галочка «Суммы гармоник» или «Первые гармоники») .

3. Выбор сетки из предложенных вариантов:

1. Зоны ЛЖ (17 зон) .

2. Бассейны артерий .

На боковой вкладке «3D» расположено окно для просмотра трёхмерного изображения фазы, построенного на основе алгоритма marching cubes .

Рис. 50 Вкладка «Фаза (3D)»

На вкладке «3D» (рис. 51) расположены 7 боковых вкладок:

1. «Сборный»;

2. «Диастола»;

3. «Систола»;

4. «Несинхронизированный»;

5. «Движение стенок»;

6. «Систолическое утолщение»;

7. «Анимация» .

На вкладке «Сборный» расположены окна для просмотра трёхмерных изображений (рис. 19). Здесь представлены трёхмерные изображения «Конечная диастола», «Конечная систола», «Несинхронизированное исследование», «Систолическое утолщение», «Движение стенок» и «Фаза» .

Рис. 51 Вкладка «3D»

На панели инструментов для работы с изображениями расположен инструмент «D3D».

Данный инструмент обладает следующей функциональностью:

1. Непрозрачность (100%, 50%, 0%) .

2. Показывать подпись осей .

3. Показывать сетку .

4. Показывать подписи .

5. Бассейны артерий .

6. Стиль осей:

1. Отключить .

2. Коробка .

3. Линии .

Для отдельного просмотра каждого из представленных трёхмерных изображений необходимо перейти на соответствующую боковую вкладку:

«Диастола», «Систола», «Несинхронизированный», «Движение стенок» и «Систолическое утолщение» .

п. 4.2.2 Программное обеспечение обработки перфузионной томосцинтиграфии миокарда правого желудочка Вкладка «Сужение исходных объёмов» (рис. 52) предназначена для задания начальных границ миокарда правого желудочка .

–  –  –

В левой части данной вкладки представлена корональная проекция не синхронизированного объема, а в левой — трансверсальная проекция .

Необходимо задать на представленных проекциях исследуемый объём, перемещая красные линии. Необходимо задавать такой объём минимального размера, чтобы правый желудочек был целиком вписан в него .

Далее необходимо задать центр верхушки внутреннего объёма правого желудочка — будущий центр сердечной системы координат, используемой для оконтуривания, перемещая жёлтые линии. Вертикальная желтая линия также является правой границей желудочка, поэтому её следует поместить на межжелудочковую перегородку .

Для того чтобы отделить миокард правого желудочка от левого используется инструментарий, позволяющий выделить область, которая к правому желудочку не относится .

Просмотр фазового и амплитудного объёма, осуществляется с помощью кнопок «Амплитудный объем» и «Фазовый объем», расположенных внизу экрана .

После задания исследуемых объёмов необходимо нажать на кнопку «Применить», которая запускает алгоритм определение границ миокарда правого желудочка, представленный в параграфе 2.3 второй главы .

На вкладке «Определение порогов» (рис. 53) расположены окна для просмотра групп кадров и инструменты для определения порогов оконтуривания .

Рис. 53 Вкладка «Определение порогов»

В верхней части данной вкладки, на корональных срезах, представлен объём с минимальным количеством импульсов (конечная диастола), в нижней части вкладки — объем с максимальным (конечная систола) .

Для определения порогов для внутренней и внешней границы миокарда правого желудочка можно воспользоваться ползунками, расположенными в левой части вкладки. Верхний ползунок предназначен для определения внешней границы миокарда, нижний — для внутренней .

Для просмотра предварительного результата оконтуривания необходимо нажать на кнопку «Применить». После получения удовлетворительных результатов предварительного просмотра следует нажать кнопку «Пересчитать»

для пересчета границ на всех объемах .

На вкладке «Просмотр объёмов (полотно)» (рис. 53) расположено окно для просмотра групп кадров и панель инструментов для их обработки .

На данной вкладке корональными срезами, слева направо, столбиками, представлены синхронизированные объёмы, сверху вниз — от верхушки к основанию. Красным прямоугольником выделяется столбец, соответствующий конечной систоле, зеленым — конечной диастоле. В заголовке столбца зеленой цифрой указана номер объёма, красной — максимальный импульс .

Рис. 53 Вкладка «Просмотр объёмов (полотно)»

На вкладке «Диаграммы» (рис.

54) представлены следующие полярные диаграммы «бычий глаз» миокарда левого желудочка:

1. Полярная диаграмма перфузии для конечной диастолы;

2. Полярная диаграмма перфузии для конечной систолы;

3. Полярная диаграмма перфузии для несинхронизированного объема;

4. Полярная диаграмма движения стенок;

5. Полярная диаграмма систолического утолщения;

6. Полярная диаграмма фазового изображения, построенного на основе первой гармоники Фурье .

Рядом с указанными диаграммами «бычий глаз» располагается соответствующая сегментированная диаграмма, отображающая оцененные средние значения по сегментам. Легенда по раскраске сегментированных диаграмм представлена внизу .

Рис. 54 Вкладка «Диаграммы»

1. На данной вкладке представлена следующая функциональность:

2. Нормализация бычьего глаза .

3. Нормализованное накопление. Просмотр диаграммы для нормализованного по толщине миокарда накопления .

4. Суммарное накопление. Просмотр диаграммы для ненормализованного по толщине миокарда накопления .

5. Максимальное накопление .

6. Выбор типа отображаемой на диаграмме информации:

1. Значения .

2. Скоры .

На вкладке «Графики и параметры» (рис. 55) расположены окна для работы с графиками и окно для расчёта диагностических параметров. Формулы для вычисления параметров были представлены в § 2.4 второй главы .

Рис. 55 Вкладка «Графики и параметры»

Вкладка «Фаза» состоит из двух боковых вкладок «Фаза» (рис. 56) и «3D»

(рис. 57) .

Боковая вкладка «Фаза» предназначена для осуществления фазового анализа для миокарда правого желудочка. На данной вкладке расположены окна для просмотра диаграмм и окна для просмотра накоплений .

В верхней части боковой вкладке «Фаза» расположены три окна:

1. Фазовый бычий глаз .

2. Сегментированный фазовый бычий глаз .

3. Фазовый бычий глаз, бассейны артерий .

Для просмотра накоплений необходимо выбрать точку на диаграмме «Фазовый бычий глаз» или «Фазовый бычий глаз, бассейны артерий», щёлкнув на ней левой кнопкой мыши. Для удаления просмотренных накоплений необходимо нажать кнопку «Очистить» .

На данной вкладке представлена следующая функциональность:

1. Отображение фазы в градусах или миллисекундах (переключатели «Градусы» или «Миллисекунды») .

2. Отображение сумм гармоник или первых гармоник для сегментов (галочка «Суммы гармоник» или «Первые гармоники») .

–  –  –

На вкладке «3D» (рис. 58) расположены 7 боковых вкладок:

1. «Сборный»;

2. «Диастола»;

3. «Систола»;

4. «Несинхронизированный»;

5. «Движение стенок»;

6. «Систолическое утолщение»;

7. «Анимация» .

На вкладке «Сборный» расположены окна для просмотра трёхмерных изображений (рис. 27). Здесь представлены трёхмерные изображения «Конечная диастола», «Конечная систола», «Несинхронизированное исследование», «Систолическое утолщение», «Движение стенок» и «Фаза» .

Рис. 58 Вкладка «3D»

На панели инструментов для работы с изображениями расположен инструмент «D3D».

Данный инструмент обладает следующей функциональностью:

1. Непрозрачность (100%, 50%, 0%) .

2. Показывать подпись осей .

3. Показывать сетку .

4. Показывать подписи .

5. Бассейны артерий .

6. Стиль осей:

4. Отключить .

5. Коробка .

6. Линии .

Для отдельного просмотра каждого из представленных трёхмерных изображений необходимо перейти на соответствующую боковую вкладку:

«Диастола», «Систола», «Несинхронизированный», «Движение стенок» и «Систолическое утолщение» .

Заключение В ходе проделанной работы, в диссертации были представлены следующие результаты:

1. Алгоритм обработки данных томовентрикулографии сердца и перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ .

2. Математические модели и алгоритмы оконтуривания правого и левого желудочков сердца для исследований перфузионной томосцинтиграфии миокарда и томовентрикулографии сердца .

3. Алгоритмы построения функциональных изображений на основе вейвлет-анализа для визуализации асинхронии левого и правого желудочков .

4. Программное обеспечение для обработки данных перфузионной томосцинтиграфии миокарда, синхронизированной с ЭКГ .

5. Программное обеспечение для обработки данных томовентрикулографии сердца .

Результаты, полученные в диссертации, имеют прикладное значение .

Программы обработки кардиологических функциональных исследований используются при обработки радионуклидных кардиологических исследований в Федеральном научном центре трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова (г. Москва) и Научно-исследовательском институте скорой помощи им. Н.В.Склифосовского (г. Москва) .

Список литературы

Астафьева Н.М. «Вейвлет – анализ: Основы теории и примеры применения»

– Успехи физических наук. – 1996. – Т.166, № 11. – С. 1145 – 1170 .

Бабин А.В. Математическая обработка данных томовентрикулографии сердца // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 10. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. – 2013. –Выпуск № 4 .

– С. 74 – 84 .

Бабин А.В., Котина Е.Д. Обработка данных радионуклидных исследований томовентрикулографии сердца // Сборник трудов конференции «Процессы управления и устойчивость». – СПб. – 2012. – С. 261– 267 .

Бабин А.В., Котина Е.Д. Математическая обработка радионуклидных исследований томовентрикулографии сердца // Сборник трудов конференции «Процессы управления и устойчивость». – СПб. – 2013. – С. 313 – 319 .

Бабин А.В., Котина Е.Д. Построение функциональных изображений для кардиологических исследований // Вестник Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна. Серия 1. Естественные и технические науки. – 2015. – Выпуск № 4. – С. 19 – 31 .

Бабин А.В., Котина Е.Д., Плоских В.А. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2013618214 «Программа построения фазовых изображений для томовентрикулографии сердца на основе вейвлетанализа» .

Блаттер К. Вейвлет анализ. Основы теории. / К. Блаттер. – М.: Техносфера .

2004. – 280 c .

Воробьев В.И., Грибунин В.Г. Теория и практика вейвлет-преобразования. / В.И. Воробьев, В.Г. Грибунин. – СПб.: ВУС. 1999. – 203 с .

Котина Е.Д. Обработка данных радионуклидных исследований // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-физические исследования. – 2012 .

– № 3(79). – С. 195 – 198 .

Котина Е.Д. Некоторые вопросы моделирования динамических процессов в радионуклидных исследованиях / Е.Д. Котина. – СПб. Изд-во ВВМ. 2013. – 150 с .

Котина Е.Д., Овсянников Д.А., Остроумов Е.Н., Плоских В.А., Бабин А.В .

Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2014662434 «Программа обработки кардиологических функциональных исследований» .

Котина Е.Д., Овсянников Д.А., Плоских В.А., Бабин А.В., Тузикова О.Ф .

Обработка данных в радионуклидной диагностике // Ульяновский медикобиологический журнал. – 2014. – № 1. – С. 171– 176 .

Котина Е.Д., Овсянников Д.А., Плоских В.А., Латыпов В.Н., Бабин А.В., Широколобов А.Ю. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2014611052 «Программный комплекс обработки радионуклидных исследований» .

Котина Е.Д., Овсянников Д.А., Плоских В.А., Латыпов В.Н., Бабин А.В., Широколобов А.Ю., Пасечная Г.А., Бажанов П.В. Программное обеспечение для обработки и визуализации данных однофотонной эмиссионной компьютерной томографии и позитронно-эмиссионной томографии // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Техническая физика и автоматизация». – 2015. – Выпуск № 70 .

– С. 12 – 27 .

Левкович-Маслюк Л., Переберин А. Введение в вейвлет – анализ: Учебный курс / Л. Левкович-Маслюк, А. Переберин. – М. Графикон'99. 1999 .

Лишманов Ю.Б., Чернов В.И. Радионуклидная диагностика для практических врачей / Ю.Б. Лишманов, В.И. Чернов. – Томск: STT. 2004. – 394 c .

Лишманов Ю.Б., Чернов В.И. Сцинтиграфия миокарда в ядерной кардиологии / Ю.Б. Лишманов, В.И. Чернов. – Томск: Изд-во ТГУ. 1997. – 276 с .

Мала С. «Вейвлеты в обработке сигналов» / С. Мала. – М.: Мир. 2005 .

– 671 с .

Назаренко С.И., Королёв С.В., Малов А.Г. «Параметрические изображения в ядерной кардиологии» / С.И. Назаренко, С.В. Королёв, А.Г. Малов. // Медицинская радиология. – 1985. – Выпуск 30, № 1. – С. 7 – 12 .

Новиков Л.В. Основы вейвлет-анализа сигналов: Учебное пособие. / Л.В .

Новиков. – Спб: ИАнП РАН. 1999. – 152 с .

Остроумов Е.Н., Шумаков Д.В., Голицын С.П., Котина Е.Д., Гупало Е.М., Слободяник В.В., Татиевская З.В., Бабин А.В. Трансплантация сердца или реконструкция левого желудочка у больной ишемической болезнью, осложненной сердечной недостаточностью и электрическим штормом: роль томосцинтиграфии с фазовыми изображениями // Российский медицинский журнал. – 2014. – № 5 .

– C. 16 – 22 .

Паша С.П. Радионуклидная диагностика / С.П. Паша. – М.: ГЭОТАР-Медиа .

2008. – 208 с .

Поликар Р. Введение в вейвлет-преобразование / Пер. Грибунина В.Г. – СПб, АВТЭКС. – http://www.autex.spb.ru .

Прэтт У. Цифровая обработка изображений: в 2-х томах / Пер. с англ. – М.:

Мир. 1982 .

Радионуклидная диагностика / Под ред. Лясса Ф.Н. – М.: Медицина. 1983 .

– 304 с .

Руководство по ядерной медицине: Учеб. Пособие / Т.П. Сиваченко, Д.С .

Мечев, В.А. Романенко и др.. Под ред. Сиваченко Т.П.. – К.. 1991. – 535 с .

Столниц Э., ДеРоуз Т., Салезин Д. Вейвлеты в компьютерной графике. / Э .

Столниц, Т. ДеРоуз, Д. Салезин. – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика». 2002. – 272 с .

Физика визуализации изображений в медицине / Пер с англ.. В 2-х томах .

Под ред. С. Уэбба. – М., Мир. 1991 .

Шумаков В.И., Остроумов Е.Н., Радионуклидные методы диагностики в клинике ишемической болезни и трансплантации сердца / Шумаков В.И., Остроумов Е.Н. – М.: Дрофа. 2003. – 224 с .

Abidov A., Germano G., Hachamovitch R., et al. Gated SPECT in assessment of regional and global left ventricular function: Major tool of modern nuclear imaging // J .

Nucl. Cardiol. 2006. V. 13(2). P. 261 – 279 .

Abidov A., Slomka P., Nishina H., et al. Left ventricular shape index assessed by gated stress myocardial perfusion SPECT: initial description of a new variable // J .

Nucl. Cardiol. 2007. V. 13(5). P. 652 – 659 .

Aepfelbacher F. C., Yeon S. B., Kalon K. L., et. al. ECG-Gated 99mTc SinglePhoton Emission CT for assessment of right ventricular structure and function // Chest .

2003. V. 124(1). P. 227 – 232 .

Afshar M., Tilkemeier P. The utility of gated SPECT imaging in quantitative analysis of regional ejection fraction // CHEST. 2005. V. 127(3). P. 701 – 702 .

Aggarwal A., Brown K. A., LeWinter M. M., et al. Diastolic dysfunction:

Pathophysiology, clinical features, and assessment with radionuclide methods // J. Nucl .

Cardiol. 2001. V. 8(1). P. 98 – 106 .

Arlychev M. A., Novikov V.L., Sidorov A.V., Fialkovskii A.M., Kotina E.D., Ovsyannikov D.A., Ploskikh V.A. EFATOM Two-Detector One-Photon Emission Gamma Tomograph // Technical Physics. 2009. V. 54(10). P. 1539 – 1547 .

Babin A.V., Kotina E.D. Mathematical data processing of gated SPECT myocardial perfusion imaging with using wavelet analysis // 2014 International conference on computer technologies in physical and engineering applications (ICCTPEA). – IEEE, Proceedings. 2014. P. 19 – 20 .

Barlett M.L., Srimvasan G., Barleer W.C., et al. Left ventricular ejection fraction:

comparison of results from planar and SPECT gated blood – pool studies // J. Nucl .

Med. 1996. V. 37(11). P. 1795 – 1799 .

Bartlett M. L., Seaton D., McEwan L., Fong W. Determination of right ventricular ejection fraction from reprojected gated blood pool SPET: comparison with first-pass ventriculography // J. Nucl. Med. 2001. P. 608 – 613 .

Berman D.S., Gibbons R.J., Hodge D.O, et al. Normal myocardial perfusion SPECT does not imply the absence of significant atherosclerosis // Circulation. 2003 .

V. 108. P. 562 .

Berman D.S., Salel A., DeNardo G., et al. Clinical assessment of left ventricular regional contraction patterns and ejection fraction by high resolution gated scintigraphy // J. Nucl. Med. 1974. V. 16. P. 865 – 874 .

Botvinick E. H. Scintigraphic blood pool and phase image analysis: The optimal tool for the evaluation of resynchronization therapy // J. Nucl. Cardiol. 2003. V. 10(4) .

P. 424 – 428 .

Canclini S., Terzi A., Rossini P., et al. Gated blood pool tomography for the evaluation of global and regional left ventricular function in comparison to planar techniques and echocardiography // J. Ital. Heart. 2001. V. 2(1). P. 42 – 48 .

Casset-Senon D., Babuty D., Alison D., et al. Delayed contraction area responsible for sustained ventricular tachycardia in an arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy: Demonstration by Fourier analysis of SPECT equilibrium radionuclide angiography // J. Nucl. Cardiol. 2000. V. 7(5). P. 539 – 542 .

Casset-Senon D., Babuty D., Philippe L., et al. Fourier phase analysis of SPECT equilibrium radionuclide angiography in symptomatic patients with mitral valve prolapse without significant mitral regurgitation: Assessment of biventricular functional abnormalities suggesting a cardiomyopathy // J. Nucl. Cardiol. 2000. P. 471 – 477 .

Cerqeirs M.D., Harp G.D., Ritchie J.L. Quantitative gated blood pool tomographic assessment of regional ejection fraction: definition of normal limits // J .

Am. Coll. Cardiol. 1992. V. 20. P. 934 – 941 .

Chan W., Kalff V., Dick II M., et al. Topography of preemptyng ventricular segments in patients with Wolff-Parkinson-White syndrome using scintigraphic phase mapping and esophageal pacing // Circulation. 1983. V. 67(5). P. 1139 – 1146 .

Chang L.T. A method for attenuation correction in radionuclide computed tomography // IEEE Transaction on Nuclear Science. 1978. V. 25(1). P. 638 – 643 .

Chen Ji, Garcia E.V., Folks R.D. et al. Onset of left ventricular mechanical contraction as determined by phase analysis of ECG-gated myocardial perfusion SPECT imaging: Development of a diagnostic tool for assessment of cardiac mechanical dyssynchrony // J. Nucl. Cardiol. 2005. V. 12(6). P. 687 – 695 .

Chen Ji, Kalogeropoulos A.P. Verdes L. et al. Left-ventricular systolic and diastolic dyssynchrony as assessed by multi-harmonic phase analysis of gated SPECT myocardial perfusion imaging in patients with end-stage renal disease and normal LVEF // J. Nucl. Cardiol. 2011. V. 18(2). P. 299 – 308 .

Chevalier P., Bontemps L., Fatemi M., et al. Gated blood-pool SPECT evaluation of changes after radiofrequency catheter ablation of accessory pathways evidence for persistent ventricular preexcitation despite successful therapy // J. Am. Coll. Cardiol., 1999 V. 34 P. 1839 – 1846 .

Chin B.B., Bloomgarden D.C., Xia W., et al. Right and left ventricular volume and ejection fraction by tomographic gated blood pool scintigraphy // J. Nucl. Med .

1997. V. 38(6). P. 942 – 948 .

Corbett J.B., Jansen D.E., Lewis S.E., et al. Tomographic gated blood pool radionuclide ventriculography: analysis of wall motion and left ventricular volumes in patients with coronary artery disease // J. Am. Coll. Cardiol. 1985. V. 6. P. 349 – 358 .

Dell'italia L.J., Santamore W.R. Can indices of left ventricular function be applied to the right ventricle? // Prog. Cardiovasc. Dis. 1998. V. 40. P. 309 – 324 .

DePuey E., Nichols K., Dobrinsky C. Left ventricular ejection fraction assessed from gated technetium - 99m - sestamibi SPECT // J. Nucl. Med. 1993. V. 14 .

P. 1871 – 1876 .

Ding H.-J., Lin C.-C., Wang J.-J., et al. Correlation of abnormal response of left ventricular ejection fraction after exercise and left ventricular cavity-to-myocardium count ratio of Technetium-99m-Tetrofosmin Single Photon Emission Computed Tomography in patients with Coronary Artery Disease // J. Jpn. Heart Sep. 2002 .

V. 43(5). P. 505 – 514 .

Eguchi M., Tsuchihashi K., Nakata, et al. Right ventricular abnormalities assessed by myocardial single-photon emission computed tomography using technetium-99m sestamibi/tetrofosmin in right ventricle-originated ventricular tachyarrhythmias // J. Am. Coll. Cardiol. 2000. V. 36. P. 1767 – 1773 .

Faber T.L., Askers M.S., Peshock R.M. Three-dimensional motion and perfusion quantification in gated single-photon emission computed tomograms // Journal of Nuclear Medicine. 1991. V. 32(12). P. 2311– 2317 .

Ficaro E.P., Fessier J.A., Ackermann R.J., et al. Simultaneous transmission / emission myocardial perfusion tomography: diagnostic accuracy of attenuation – corrected 99mTc -sestamibi single photon emission computed tomography // Circulation .

1996. V. 93. P. 463 – 473 .

Germano G., Kiat H., Kavanagh P.B. et. al. Automatic quantification of ejection fraction from gated myocardial perfusion SPECT // Journal of Nuclear Medicine. 2005 .

V. 36(11). P. 2138 – 2147 .

Geva T., Powell A.J., Crawford E.C., et al. Evaluation of regional differences in right ventricular systolic function by acoustic quantification echocardiography and cine magnetic resonance imaging // Circulation. 1998. V. 98. P. 339 – 345 .

Gill P.B., Moore R.H., Tamaki N., et al. Multigated blood pool tomography: new method for the assessment of left ventricular function // J. Nucl. Med. 1986. V. 27 .

P. 1916 – 1924 .

Groch M., Schippers D., Marshall R., Groch P., Erwin W. D .

Quantitative gated blood pool SPECT: Analysis of 3-dimensional models for the assessment of regional myocardial wall motion // J. Nucl. Cardiol. 2002 .

P. 271 – 284 .

Harel F., Finnerty V., Gregoire J., et al. Comparison of left ventricular contraction homogeneity index using SPECT gated blood pool imaging and planar phase analysis // J. Nucl. Cardiol. 2008. V. 15. P. 80 – 85 .

Hsu T.H. Huang W.S. Chen C.C. et al. Left ventricular systolic and diastolic dyssynchrony assessed by phase analysis of gated SPECT myocardial perfusion imaging: a comparison with speckle tracking echocardiography // Ann. Nucl. Med .

2013. V. 27. P. 764 – 771 .

Kirkeeide R.L., Could K.L., Parcel L. Assessment of coronary stenoses by myocardial perfusion imaging during pharmacological coronary vasodilation.VII .

Validation of coronary flow reserve as a single integratedfunctional measure of stenosis severity reflecting all its geometrical dimensions // J.Am.Coil.Cardiol. 1986. V.7 .

P. 103 – 130 .

Kotina E.D., Ovsyannikov D.A., Ploskikh V.A., Latipov V.N., Babin A.V., Shirokolobov A. Yu. Data processing in nuclear medicine // 20th International Workshop on Beam Dynamics and Optimization (BDO) – IEEE, Proceedings. 2014 .

P. 89 .

Kotina E.D., Ovsyannikov D.A., Ploskikh V.A., Latipov V.N., Babin A.V., Shirokolobov A. Yu. Data processing in nuclear medicine // Cybernetics and physics .

2014 V. 3 (2). P. 55 – 61 .

Kotina E.D., Ploskikh V.A., Babin A.V Radionuclide Methods Application in Cardiac Studies // Problems of Atomic Science and Technology. 2013. № 6(88) .

P. 179 – 182 .

Lalonde M., Birnie D., Ruddy T. D., et al. SPECT blood pool phase analysis can accurately and reproducibly quantify mechanical dyssynchrony // J. Nucl. Cardiol .

2010. V. 17(5). P. 803 – 810 .

Lapeyre A. C., Klodas E., Rogers P. J., et al. Quantitation of regional ejection fractions using gated tomographic imaging with 99mTc Sestamibi // Chest. 2005 .

V. 127(3). P. 778 – 786 .

Lin S., Hines H., Grant G., et al. Automated quantification of myocardial ischemia and wall motion defects by use of cardiac SPECT polar mapping and 4 – dimensional surface rendering // J. Nucl. Medicine. 2006. V. 34(1). P. 3 – 17 .

Lorensen W. E., Cline H. E. Marching Cubes: A high resolution 3D surface construction algorithm // Computer Graphics. 1987. V. 21(4). P. 163 – 169 .

Lu P., Liu X., Shi R., et al. Comparison of tomographic and planar radionuclide ventriculography in the assessment of regional function in patients with left ventricular aneurysm before after surgery // J. Nucl. Cardiol. 1994. V. 1. P. 537 – 545 .

Mahmarian JJ, Boyce TM, Goldberg RK, Cocanogher MK, Roberts R, Verani MS. Quantitative exercise thallium 201 single-photon emission computed tomography for the enhanced diagnosis of ischemic heart disease. // J Am Coll Cardiol. 1990. V. 15 .

P. 318 – 29 .

Marcassa C., Galli M., Campini R., et al. Differential systolic and diastolic effects of -adrenergic stimulation in patients with severe left ventricular dysfunction: A radionuclide ventriculographic study // J. Nucl. Cardiol. V. 10(1). P. 46 – 50 .

Massardo T., Jaimovich R., Lavados H., et al. Comparison of radionuclide ventriculography using SPECT and planar techniques in different cardiac conditions // J. Nucl. Cardiol. 2007. P. 1735 – 1746 .

Muramatsu T., Matsumoto K., Nishimura S. Efficacy of the phase images in Fourier analysis using gated cardiac POOL-SPECT for determining the indication for cardiac resynchronization therapy // J. Circ. 2005. V. 69. P. 1521 – 1526 .

Nichols K. J., Van Tosh A., De Bondt P., et al. Normal limits of gated blood pool SPECT count-based regional cardiac function parameters // J. Int. Cardiol. Imaging .

2008. V. 24(7). P. 717 – 725 .

Nuyts J., Suctens P., Oosterlinck A., et al. Delineation of ECT images using global constrains and dynamic programming // IEEE Trans. Med. Imag. 1999. V. 10 .

P. 489 – 498 .

Odagiri K., Wakabayashi Y., Tawarahara K., et al. Evaluation of right and left ventricular function by quantitative blood-pool SPECT (QBS): Comparison with conventional methods and quantitative gated SPECT (QGS) // Ann. Nucl. Med. 2006 .

V. 20(8). P. 519 – 526 .

Ostroumov E.N., Kotina E.D., Ploskikh V.A., Babin A.B., et al. Visualization of acute myocardial infarction of right ventricle free wall after cardiac surgery by gated SPECT with phase images // European Journal of Nuclear Medicine and Nuclear Imaging – Springer. 2015. V. 42(1). P. 505 .

Pennell D.J., Underwood S.R., Swanton R.H., Walker J.M., Ell PJ. Dobutamine thallium – 201 myocardial perfusion tomography // J. Am. Coll. Cardiol. 1991. V. 18 .

P. 1207 – 1219 .

Pohost G.M., Vignola P., Mckusik K. E., et al. Hypertrophic cardiomyopathy evaluation by gated cardiac blood pool scanning // Circulation. 1977. V. 55(1) .

P. 92 – 99 .

Prasad M., Slomka P.J., Fish M., et al. Improved quantification and normal limits for myocardial perfusion stress – rest change // J. Nucl. Med. 2010. V. 51. P. 204 – 209 .

Richards J., Langrebe D., Swain P. On the accuracy of pixel relaxation labeling // IEEE Trans. Syst. Man. Cybernet. 1981. V. 11. P. 303 – 309 .

Santana C.A., Folks R.D., Garcia E.V., et al. Quantitative 82Rb PET / CT:

development and validation of myocardial perfusion database // J. Nucl. Med. 2007 .

V.15. P. 15 .

Shen M.Y.H, Liu Y-H, Sinusas A.J. et. al Quantification of regional myocardial wall thickening on electrocardiogram-gated SPECT imaging // Journal of Nuclear Cardiology. 1999. V. 6(6). P. 583 – 595 .

Siegrist P. T., Comte N., Holzmeister J., et al. Effects of AV delay programming on ventricular resynchronization: role of radionuclide ventriculography // J. Eur. Nucl .

Med. Mol. Imaging. 2008. V. 35(8). P. 1516 – 1522 .

Slomka P., Arsanjani R., Xu Y., et al. Quantitative analysis of myocardial perfusion images// APS / PA ASC. 2012. P. 1 – 9 .

Slomka P., Fish M., Lorenzo S., et al. Simplified normal limits and automated quantitative assessment for attenuation – corrected myocardial perfusion SPECT // J .

Nucl. Med. 2002. V. 13. P. 642 – 651 .

Slomka P., Nishina H., Berman D.S., et al. Automatic quantification of myocardial perfusion stress – rest change: a new measure of ischemia // J. Nucl. Med .

2004. V. 45. P. 183 – 191 .

Stadius M.L., Williams D.L., Harp G., et al. Left ventricular volume determination using SPECT // Am. J. Nucl. 1985. V. 55. P. 1185 – 1191 .

Taylor K., Grant G. Automated quantification of myocardial ischemia and wall motion defects by use of cardiac SPECT polar mapping and 4-dimensinonal surface rendering // J. Nucl. Med. Technol. 2006. V. 34. P. 3 – 17 .

Uchiyama K., Kaminaga T., Waida M., Yasuda M., et al. Performance of the automated motion correction program for the calculation of left ventricular volume and ejection fraction using quantitative gated SPECT software // Ann. Nucl. Med. 2005 .

V. 19(1). P. 9 – 15 .

Underwood S.R., Walton S., Lamping P.J., et al. Left ventricular volume and ejection fraction determinated by gated blood pool emission tomography // Br. Heart. J .

1985. V. 53. P. 216 – 222 .

Vanhove C., Franken P. R. Left ventricular ejection fraction and volumes from gated blood pool tomography: Comparison between two automatic algorithms that work in three-dimensional space // J. Nucl. Cardiol. 2001. V. 8(4). P. 466 – 471 .

Vilain D., Daou D., Casset-Senon D., Faraggi M., Le Guludec M. Optimal 3-dimensional method for right and left ventricular Fourier phase analysis in electrocardiography-gated blood-pool SPECT // J. Nucl. Cardiol. 2001. P. 371 – 378 .

Wisniacki N., Gowda V., Dar O., et al. Does diastolis function evaluated with radionuclide ventriculography predict mortality, hospitalization and the development of new onset heart failure? // J. Nucl. Med. Comm. 2003. V. 24. P. 707 – 713 .

Yamagishi T., Ozaki M., Kumada T., et al. Asynchronous left ventricular diastolic filling in patients with isolated disease of the left anterior descending coronary artery // Circulation. 1984. V. 69. P. 933 – 942 .

Younis I.A. Ajmone-Marsan N. Westenberg J.M. et al. Ventricular dyssynchrony assessed by gated myocardial perfusion SPECT using a geometrical approach: a




Похожие работы:

«Руководство по установке наружной точки доступа Cisco Aironet серии 1560 Первая публикация: январь 10, 2017 Cisco Systems, Inc. www.cisco.com Корпорация Cisco насчитывает более 200 офисов и представительств по...»

«ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ PRIMERGY RX900 S1 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА Intel® 7500 Чипсет 4—8 процессоров Intel® Xeon® серии 7500 Количество и тип процессоров Intel® Xeon® E7540 ПРОЦЕССОР (6 ядер/12 потоков, 2,00 ГГц, кэш 2го уровня: -, кэш 3го уровня: 18 Мбайт, Turbo: 0/1/1/2, 6...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВО "ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" УТВЕРЖДАЮ Ректор В.Е.Шебашев "_" 2018 г. Номер регистрации _ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 15.04.06 "Мехатроника и робот...»

«OTRS PBX Integration Module PIM v1.0.10b Модуль интеграции АТС Asterisk с системой OTRS Инструкция администратора © 2018 IP-LAB.RU Содержание Введение Подготовка сервера Asterisk Установка па...»

«СОБРАНИЕ ДЕПУТАТОВ МИАССКОГО ГОРОДСКОГО ОКРУГА ЧЕЛЯБИНСКАЯ ОБЛАСТЬ ПЯТЬДЕСЯТ ЧЕТВЕРТАЯ СЕССИЯ СОБРАНИЯ ДЕПУТАТОВ МИАССКОГО ГОРОДСКОГО ОКРУГА ЧЕТВЕРТОГО СОЗЫВА РЕШЕНИЕ №7 от 25 октября 2013 года О внесении изменений в Решение Собрания депутатов Миасского городского округа от 25.11.2011 г. №1 "Об утвержд...»

«МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ ЦЕНТР ВИМ ПРИГЛАСИТЕЛЬНЫЙ БИЛЕТ И ПРОГРАММА Международная научно-техническая конференция "ЦИФРОВЫЕ ТЕ...»

«Разработан Политехническое отделение "ММРК им. И.И. Месяцева" ФГБОУ ВПО "МГТУ" ММРК Программа подготовки специалистов среднего звена по Страница 2 из 33 специальности 21.02.03 Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ Лист ознакомле...»

«Пузевич Николай Игнатьевич Военная перестройка промышленности Восточной Сибири (1939-1943 гг.) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата исторических наук Иркутск, 2004 Работа выполнена на кафедре истории и политологии Братского государственного технического университета Научный руководитель: доктор историческ...»

«•— эда?-*-ЙЙ?5?!ч ~ •.'*• ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ СВИДЕТЕЛЬСТВО об утв ерж ден и и типа средств из м ерений RU.E.29.113.A № 46272 Срок действия бессрочный НАИМЕНОВАНИЕ ТИПА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ Система измерений количества и параметров свободного нефтяного газа ФНД на ЦПС Верх-Тарского нефтяного мес...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Школа информационных технологий и робототехники Направление подготовки 54.03.01 Дизай...»

«ТУЕНБАЕВА АЙНУР НУРТАСОВНА Математическое моделирование компьютерных сетей, управляемых протоколами случайного множественного доступа 05.13.18 Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора тех...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Инженерная школа природных ресурсов Направление подготовки: 21.03.01 "Нефтегазовое дел...»

«Приложение N 2 к Приказу МВД России от 24.11.2008 N 1001 АДМИНИСТРАТИВНЫЙ РЕГЛАМЕНТ МИНИСТЕРСТВА ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИСПОЛНЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ФУНКЦИИ ПО РЕГИСТРАЦИИ АВТОМОТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И ПРИЦЕПОВ К НИМ (в ред. Приказов МВД РФ от 27.08.2010 N 626,...»

«С У Х И Х АЛЕКСАНДР Н И К О Л А Е В И Ч П О В Ы Ш Е Н И Е ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОКИ С Т В О Л О В О Й Д Р Е В Е С И Н Ы С У Ч Е Т О М ПРОИЗВОДСТВА Р А Д И А Л Ь Н Ы Х П И Л О М А Т Е Р И А Л О В НА Л Е С О С Е К Е Специальность 05.21.01 -Технологая и машины лесозаготовок и лесного хозяйства Автореферат диссертац...»

«ТРАССОКАБЕЛЕИСКАТЕЛЬ "КОНТУР" ПАСПОРТ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ООО "КВАЗАР" г.Уфа КОНТУР ООО "Квазар" тел/факс (347) 251-75-15, 251-09-44 kvazar91@yandex.ru www.k...»

«40 1760 2 КОНТРОЛЬНО-КАССОВАЯ ТЕХНИКА КОНТРОЛЬНО-КАССОВАЯ МАШИНА КАСБИ – 02МК ПАСПОРТ УЯИД.695234.017 ПС Содержание 1 Общие указания 2 Основные сведения о машине 3 Основные технические данные 4 Перечень основных блоков ККМ 5 Комплек...»

«Правила проведения акции "Флора 2018" (далее – "Правила") 1. Общие положения.1.1. Наименование акции: "Флора-2018" (далее по тексту настоящих Правил – "Акция"), которая проводится Обществом с ограниченной ответственностью "Бест-Маркетинг" (далее по тексту настоящих Правил – "Организатор").1.2.Акция направлен...»

«РУКОВОДСТВО ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ Опасность поражения электрическим током! Не открывать! ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ: Чтобы уменьшить опасность поражения электрическим током, не снимайте крышку (или заднюю стенку). Внутри нет никаких пользовательских пригодных к экс...»

«ООО АкваВива PSA XQPST XQPPB УЗЛЫ УПРАВЛЕНИЯ СПРИНКЛЕРНЫЕ ВОЗДУШНЫЕ (СУХИЕ) УУ-С 100 /1.2Вз-ВФ.04 УУ-С 150 /1.2Вз-ВФ.04 УУ-С 200 /1.2Вз-ВФ.04 РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛИЦУ 191096288.03.000-01 РЭ Адрес предприятия-изготовителя...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Школа Инженерная школа новых производственных технологий Направление...»







 
2019 www.librus.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - собрание публикаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.