基于医学图像的心脏建模与分析PDF电子书下载

第1章 常用心脏医学成像技术 1

1.1 医学成像技术概述 1

1.2 X射线图像 2

1.3 MRI医学图像 5

1.3.1 MRI原理 6

1.3.2 MRI成像影像因素 12

1.4 CT医学图像 13

1.4.1 CT成像基本原理 14

1.4.2 评价CT图像质量的主要指标 17

1.5 SPECT医学图像 19

1.6 超声医学图像 21

1.7 心血管造影术 22

1.8 常用影像检查方法的比较分析 22

1.9 心脏病变的基本X射线、CT、MRI和DSA表现 23

1.9.1 心脏病变的基本X射线表现 23

1.9.2 心脏大血管病变的基本CT和MRI表现 24

1.9.3 心脏大血管病变的基本DSA改变 24

第2章 基于心脏医学图像的模型技术 26

2.1 心脏模型技术概况 26

2.1.1 心脏的物理模型 26

2.1.2 心脏的数字化模型 27

2.2 表面模型技术 27

2.2.1 连续表面模型 28

2.2.2 离散表面模型 29

2.3 可变模型技术 29

2.3.1 泛函与变分 31

2.3.2 基于轮廓（skeleton-based）的可变模型 35

2.3.3 MetaMorphs模型 35

2.3.4 Snake模型及其改进 36

2.3.5 基于模式分析的可变模型 39

2.4 统计模型技术 40

2.4.1 活动形体模型 41

2.4.2 主动外观模型 42

2.5 心脏活动形体模型的构建 44

2.5.1 三维点分布模型（PDM）的构建 44

2.5.2 主动量分析与活动形体模型 45

2.5.3 模型的拟合与匹配 47

2.5.4 统计形体模型的改进 50

2.6 本章小结 50

第3章 基于图像局部不变特征的模型初始化和优化 51

3.1 图像的不变特征 51

3.2 局部不变特征——SIFT特征 51

3.2.1 检测尺度空间极值点 52

3.2.2 精确定位极值点 54

3.2.3 关键点方向指定 55

3.2.4 关键点描述子的生成 56

3.3 全局图像特征 57

3.3.1 图形上下文 57

3.3.2 矩不变量 58

3.4 基于图像局部不变特征的ASM模型初始化 59

3.4.1 改进图形上下文 60

3.4.2 使用归一化图形上下文优化SIFT特征的匹配结果 61

3.4.3 关键点模型的建立 64

3.4.4 关系模型的建立 67

3.4.5 分割与拟合 68

3.4.6 实验分析和讨论 70

3.5 基于图像全局不变特征的ASM模型优化 72

3.5.1 矩不变量的选择 73

3.5.2 主动检测策略 75

3.5.3 主动修正策略 76

3.5.4 实验和结果 79

3.6 结论 82

第4章 心脏模型的三维表达与计算 84

4.1 图像数据和模型的预处理 84

4.2 基于B样条的三维表示 84

4.2.1 B样条曲线 85

4.2.2 B样条曲面 88

4.2.3 柱坐标系下的B样条曲面 89

4.3 基于NURBS的三维表示 90

4.3.1 NURBS曲线 90

4.3.2 NURBS曲面 91

4.3.3 柱坐标系下的NURBS曲面 91

4.4 基于NURBS的心脏三维表示 92

4.4.1 心脏模型数据获取 92

4.4.2 基于NURBS曲线的心脏表面拟合 94

4.4.3 基于NURBS曲面的心脏表面拟合 95

4.4.4 不同坐标系的NURBS比较 95

4.5 NURBS形状调整 97

4.5.1 调整控制点 97

4.5.2 调整权因子NURBS齐次坐标表示 97

4.5.3 基于约束化的NURBS形状修改 100

4.5.4 数值实验 102

4.6 基于NURBS曲面积分的心脏容积计算方法 103

4.6.1 NURBS曲线曲面的矩阵表示 103

4.6.2 封闭NURBS曲线面积计算方法 107

4.6.3 NURBS曲面体积计算方法 108

4.6.4 实验与结果分析 110

4.7 本章小结 113

第5章 基于模型心脏参数分析 114

5.1 基于图像的分析技术 114

5.1.1 基于图像的分析技术现状 114

5.1.2 基于模型的心脏图像分析过程 116

5.2 基于模型技术心脏功能参数的分析现状 117

5.2.1 整体功能参数分析 117

5.2.2 动态功能分析 119

5.3 基于模型心脏静态参数估算 121

5.3.1 基于模型的左心室静态参数估算 121

5.3.2 静态参数的特性 122

5.4 基于模型心脏运动参数估算 122

5.4.1 心脏点分布模型的三次样条插值 122

5.4.2 心肌运动幅度计算 127

5.4.3 速度及加速度计算 128

5.5 小结 130

第6章 基于ASM模型的心室壁力学分析 131

6.1 柔性体力学特性 131

6.1.1 弹性力学基本理论 131

6.1.2 生物柔性材料特点 133

6.1.3 左心室壁弹性特征 133

6.2 心室壁位移场拟合 135

6.2.1 B样条曲面反向运算 135

6.2.2 拟合左心室位移场 136

6.3 心室壁应变计算 138

6.3.1 基于PCA的心室壁纤维方向确定 138

6.3.2 应变计算 139

6.3.3 应变插值 142

6.4 心室壁应力计算 143

6.4.1 弹性模量的估算 143

6.4.2 弹性矩阵的估算 143

6.5 实验与结果分析 144

6.6 应力应变参数分析 148

6.6.1 心功能压力-容积分析 148

6.6.2 应力应变与其他运动参数 153

第7章 心脏功能参数的统计分析与应用 158

7.1 运动参数值概率统计 158

7.1.1 统计分析方法的确定 159

7.1.2 线性判别函数设计 160

7.1.3 统计步骤及结果 162

7.2 心肌区域及整个心室统计及表示 166

7.2.1 心肌面统计与显示 166

7.2.2 心室统计及表示 166

7.3 统计结果的应用 167

7.3.1 利用统计结果判别心脏疾病 168

7.3.2 病变区域在二维切片上的标注 170

7.4 小结 171

第8章 心脏功能分析系统实例——MIAHF软件 172

8.1 软件功能图 172

8.2 软件简介 173

8.2.1 功能模块 173

8.2.2 应用领域 173

8.2.3 软件性能 173

8.2.4 运行环境 174

8.2.5 软件功能列表 174

8.3 安装与使用说明 176

8.3.1 文件读取 176

8.3.2 结果保存 178

8.3.3 相位选择 179

8.3.4 单相位图像拟合 180

8.3.5 多相位图像拟合 184

8.4 MRI图像分析操作指南 185

8.4.1 单相位分析 186

8.4.2 多相位分析 188

8.5 SPECT图像分析操作指南 191

8.5.1 单相位分析 191

8.5.2 多相位分析 194

8.6 对读取拟合结果进行分析 196

8.6.1 切层数据读取 196

8.6.2 对单个拟合结果进行分析 197

8.6.3 读取多个拟合结果进行分析 198

8.6.4 拟合结果保存 200

参考文献 202