基于加标记核磁共振成像的心肌形变与应变研究

论文摘要

因成像机理特殊，核磁共振成像（MRI）方法对生物机体内如心脏这样的软组织成像特别有效，为无损地诊断心脏疾病及检查心脏功能提供了一种有效的方法。与MRI方法相比，加标记的核磁共振成像（tagged MRI）所得到的心脏影像中含有心脏的运动的丰富信息，是国际上研究心脏时采用最多的成像方式。在对已有的心肌形变模型进行分析的基础上，本文提出了一种新颖的计算心肌形变的数学模型：用神经网络拟合心肌局局部位移场，再通过对位移场进行牛顿迭代来计算肌质点的运动；并在模型中引入了自适应调整网络结构技术和误差控制技术以提高解算精度。试验表明该模型具有算法简单和结果精度高的特点。对心肌的应变研究可以量化心脏功能失常的程度和病情的严重程度，使得对心脏疾病的临床的诊断更为直观和科学。本文在研究心肌质点运动基础上，运用生物力学、应变张量、非线性插补和平滑等技术对心肌层进行了Green应变和Von-Mises应变计算，并给出了直观的图形结果。在研究中，我们对所有tag线的交点进行统一编码并设计了左心室数字模拟器以代替真实心脏进行试验。该模拟器可以精确地模拟心肌质点的前向运动和反向运动，并以数值和图形方式输出结果。本文的所有实验数据均由该模拟器产生。

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摘要

Abstract

1. 绪论

1.1 引言

1.2 MR成像技术

1.3 心脏的 MR成像

1.4 基于Tagged MRI的心脏研究进展

1.5 本文的主要研究工作和内容安排

1.6 本文工作的创新点

2. 心肌形变研究的主要方法分析

2.1 基本问题

2.2 生物力学方法

2.3 随机模型方法

2.4 可变形模型方法

2.5 B样条模型方法

2.6 基于光流场的方法

2.7 本章小结

3. 基于前馈神经网络的局部位移场拟合的心肌形变计算模型

3.1 新模型建立的条件假设

3.2 前馈神经网络技术

3.3 连续位移场方程的建立

3.4 位移场分量的计算

3.5 心肌质点运动方程的建立

3.6 实验结果与分析

3.7 本章小结

4. 验证方法与心脏数字模拟器研究

4.1 心脏 MRI研究中的验证技术

4.2 左心室数学模型

4.2.1 左心室的几何模型

4.2.2 心肌质点运动模型

4.3 心肌质点运动的反向计算

4.4 左心室数字模拟器的实现

4.5 本章小结

5. 心肌的应变分析

5.1 生物力学技术

5.2 应变分析基础

5.2.1 位移

5.2.2 应力

5.2.3 应变

5.3 左心室的应变分析

5.4 心肌层的应变计算

5.5 本章小结

6. 小结与展望

6.1 本文工作小结

6.2 进一步工作展望

致谢

参考文献

附录

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标签：心脏磁共振成像论文; 标记线论文; 形变论文; 应变论文; 左心室论文; 神经网络论文; 数学模型论文; 验证方法论文;

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