УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛЕВОГО ЖЕЛУДОЧКА СЕРДЦА НА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ СНИМКАХ

Устройство относится к вычислительной технике и может быть использовано в медицинских системах для определения левого желудочка (ЛЖ) независимо от его положения на снимке, полученном от ультразвукового (УЗ) датчика.
В настоящее время в медицину повсеместно внедряются автоматизированные технологии. Наиболее распространенными системами обработки кардиологических данных являются системы регистрации и обработки электрокардиограмм, системы регистрации данных обследований и подготовки отчетов. Однако, менее распространена автоматизированная обработка данных УЗ обследований сердца. Одной из задач является выделение ЛЖ сердца и анализ его параметров, что позволит выявить развитие ишемической болезни сердца на ранних этапах.
Известны способы для диагностики ЛЖ, относящиеся к медицине и кардиологии. Например, способ диагностики гипертрофии миокарда левого желудочка (патент РФ на изобретение №2275168 2006.04.27), способ ЭКГ-диагностики угрожающих жизни состояний, обусловленных ишемической дисфункцией левого желудочка (патент РФ на изобретение №2180187 от 10.03.2002). Данные способы основываются на обработке данных электрических кардиограмм (ЭКГ) сердца [1-2]. Устройств, связанных с выделение ЛЖ и определением его состояний по УЗ снимкам, на данный момент нет, поэтому врач проводит обследования вручную, обрабатывая всего несколько снимков из-за ограниченного времени приема. Наибольший интерес представляет ЛЖ, так как именно от него зависит развитие ишемической болезни сердца и инфаркта миокарда.
УЗ снимки являются очень важными для визуальной оценки состояния сердца кардиологом, так как в некоторых случаях данные ЭКГ бывают неинформативными.
Технической задачей настоящего устройства является определение границ ЛЖ сердца независимо от его расположения на снимке, полученном от УЗ.
Для определения границ вычисляется значение координат центра ЛЖ, затем изображение сегментируется по текстурным признакам для определения контурных точек.
На основе данного определения в устройстве реализуются следующие этапы вычислений:
- Выделение полезной части УЗ снимка и определение его вершины;
- Проведение отрезков из вершины снимка длиной равной высоте снимка под углом от -45 до 45°;
- Поиск максимально темной области всех отрезков;
- Определение центра найденной области (координаты центра Х и Y ЛЖ);
- Сегментация по 7 двумерным и 3 одномерным текстурным признакам;
- Объединение точек в области по вычисленным значениям признаков;
- Бинаризация изображения (получение контура изображения);
- Проведение лучей из центра (X, Y) под углом от 0 до 179° пока не встретится точка контура;
- Объединение полученных контурных точек выпуклой оболочкой, которая является границей ЛЖ.
На чертеже представлена структурная схема устройства определения ЛЖ сердца. Устройство состоит из УЗ датчика - блок 1; УЗ аппарата - блок 2; устройства захвата видео - блок 3; блока разбивки на кадры и их предварительной обработки - блок 4; буфера типа FIFO - блок 5; блок определения центра ЛЖ - блок 6; буфер типа FIFO - блок 7; блок текстурной сегментации - блок 8; буфер типа FIFO - блок 9; блок выделения границ ЛЖ - блок 10; управляющее устройство - блок 11.
Устройство работает следующим образом. УЗ датчик, приложенный к области сердца человека, (блок 1) формирует сигнал, который предается УЗ устройству (блок 2), визуализирующему его. Устройства захвата (блок 3) получает видео последовательности через интерфейс S-Video и передает блоку 4, который выполняет разбивку видео на отдельные кадры. Кроме того, в блоке 4 над полученным изображением выполняются операции фильтрации (удаление шума), подавление помех, контрастирования, определения полезной области изображения. Полученные снимки сохраняются в буфере FIFO (блок 5). Из данного буфера они поступают на вход блоков 6 и 8. Блок 6 определяет координаты центра (X, Y) ЛЖ сердца и сохраняет их в буфере FIFO (блок 7). Блок 8 выполняет сегментацию изображений по текстурным признакам, на основе которых объединяет точки в области, формирует контурное изображение, которое сохраняется в блоке 9. Блок 10 определения границ ЛЖ из центров, полученных из блока 7, проводит лучи под углом от 0 до 179° до тех пор, пока не встретится точки контурных изображений, взятых из буфера 9. Найденные точки объединяются выпуклой оболочкой. Управляющее устройство определяет, параметры захвата кадров, операции предобработки, текстурные признаки, применяемые для сегментации. Источники информации
1. Патент Российской Федерации на изобретение №2275168. Способ диагностики гипертрофии миокарда левого желудочка. 2006.04.27.
2. Патент Российской Федерации на изобретение №2180187. Способ ЭКГ-диагностики угрожающих жизни состояний, обусловленных ишемической дисфункцией левого желудочка. 10.03.2002.
3. Haralick R.M. Textural features for image classification // IEEE Trans., 1973. V. SMC-3. P. 610.