ارزیابی ردیابی حرکات دیواره قلب با استفاده از تطبیق غیرصلب تصاویر اکوکاردیوگرافی

بیماری عروق تغذیه‌کننده قلب (عروق کرونر) عامل بیش از نیمی از مرگ‌های ناشی از بیماری‌های قلبی و عروقی و بزرگترین بیماری کشنده درجهان است. بدیهی است شناسایی اولیه، روشی عالی برای کنترل بیماری این عروق است که با اندازه‌گیری و امتیازبندی حرکت عمومی و ناحیه‌ای بطن چپ قلب (عادی،کم‌حرکت و بی‌حرکت) تشخیص داده می‌شود. متداول‌ترین روش تصویربرداری از قلب به کمک امواج فراصوت است که اکوکاردیوگرافی نامیده می‌شود. با استفاده از این روش می‌توان نمایی دقیق را از دیواره‌های قلبی ، دریچه‌ها و ابتدای سرخرگ‌های بزرگ بدست آورد. به دلیل دوره آموزشی طولانی برای تفسیر این تصاویر، زمان‌بر بودن و ایجاد خطا در روش‌های دستی، نیاز به یک روش تحلیل خودکار بسیار احساس می‌شود. به منظور دستیابی به این هدف، در این مقاله به محاسبه میدان جابه‌جایی حرکت قلبی در چرخه‌ای از تصاویر دوبعدی اکوکاردیوگرافی پرداخته شده است. برای انجام این کار فریمی به عنوان مرجع انتخاب شد و سپس تمام تصاویر در یک چرخه با استفاده از معادله‌ای ریاضی به آن نگاشته شد و با استفاده از آن میدان جابه‌جایی حرکت قلبی در چرخه تخمین زده شد. ایده اصلی پیدا کردن مدل پارامتری مکانی-زمانی نیمه محلی برای تغییر شکل ایجاد شده در یک چرخه قلبی با تطبیق غیرصلب با استفاده از توابع بی اسپلاین، به عنوان یک مسأله بهینه‌سازی است که به طور مؤثر تفاوت ناشی از حرکت را با کمینه کردن تفاوت بین فریم جاری و فریم مرجع، تصحیح می‌کند. دقت تخمین حرکت با استفاده از فاکتور مجموع مربعات تفاضل اندازه‌گیری شد. از الگوریتم کاهش دهنده گرادیان شیب دار و روش چنددقتی نیز برای بدست آوردن ضرایب در مدل حرکتی استفاده شد. دقت روش مطرح شده با استفاده از یک توالی شبیه‌سازی شده چرخه قلبی واقع گرایانه با نرم افزار Field IIارزیابی شد. این الگوریتم‌برای تحلیل ناحیه‌ای بطن چپ به صورت بالینی به کار برده شد و پارامترهای جابه‌جایی و مقدار آستانه برای امتیازدهی هر بخش استخراج شد. این الگوریتم تفاوت قابل ملاحظه‌ای را بین بخشی از قلب سالم و قلب دچار بیماری نشان می‌دهد که نشان‌دهنده کاربردهای بالینی روش ارائه شده است.