超声医学是声学、医学和电子工程技术相结合的一门新兴学科,在现代临床医学中占有重要地位。超声检查以其无损伤、无痛苦、无辐射、实时、快捷、方便等特点在临床诊断中占有举足轻重的地位。在最近的十几年里,有关超声成像技术的研究在医学成像领域至少占百分之二十五以上的份额。本课题结合新型超声技术、生物医学工程,计算机图像分析处理等学科的最新进展来研究超声心动图(Echocardiography)分析处理的若干前沿技术问题。本课题研究了以下三个超声心动图分析处理问题:(1)采用多普勒组织成像技术对左心室的扭转力矩进行无创性测量;(2)应用多分辨率光流场算法解决心肌声学造影(MCE)图像定量分析之前心肌ROI区域的帧间校准问题;(3)采用二维S变换分析技术的时频滤波方法对MCE图像进行降噪处理。扭转力矩是定量评价左心室收缩功能的重要指标,临床研究证实扭转力矩是一个比射血分数更为敏感、可早期反映心肌纤维收缩功能变化的定量指标,对其准确测量具有重要的生理及病理意义。本课题采用基于多普勒组织成像技术的左心室扭转力矩测量方法,在心底短轴和心尖短轴切面的基础上,通过测定切面的侧壁和室间膈心肌切向方向运动速度,前臂和后壁心肌径向运动速度,来计算左心室心底部与心尖部扭转角度,从而得到左心室的扭转角度,实现了又一超声心动图进行扭转力矩测量的无创性方法。心肌声学造影是迄今最可靠的评价心肌微循环的新技术,MCE的定量分析是国内外相关学科领域的研究热点,其中时间—强度曲线分析方法是应用最为普遍的定量分析方法。然而在临床实践中,诸如超声探头位置或方位的细微变化、患者体动、心脏跳动、呼吸及其他脏器蠕动之类的因素是不可能完全避免的,致使MCE图像序列存在较严重的帧间失准问题,并最终导致所选择的ROI区域在MCE图像序列不同帧上的位置发生“漂移”。在对MCE超声序列图像进行精确的定量分析之前,必须能够跟踪ROI位置的偏移,以使得ROI区域的位置在每一帧上都精确标记同一个心肌位置。本课题提出一种基于多分辨率的光流场方法,该方法基于三个假设前提而提出,在传统的亮度不变假设条件的基础上附加梯度不变假设,适宜于MCE这种亮度随造影剂变化的图像序列,采用由粗到精的策略实现了跟踪大位移的光流计算方法,经临床医师认可,确实提高了MCE定量分析的准确性和客观性。高质量的MCE图像是成功进行心肌声学造影冠心病定量分析的关键,但MCE图像却存在严重的散斑(Speckle)噪声,掩盖了图像像素统计分布的规律,降低了图像的空间分辨率,模糊了左心室边缘,从而对图像配准等后续工作及病情诊断造成不利影响。本课题应用二维S变换分析技术的时频滤波方法对MCE图像进行降噪处理,继而绘制时间—强度曲线,同时得到对应此心肌ROI区域的血流动力学参数以供临床医用,取得的实验结果比较理想。