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本文研究了小儿心脏图像分析中的影像诊断学(Diagnostic Imageology)方面的若干关键问题。众所周知,小儿先天性心脏病(简称先心病,Pediatric Congenital Heart Disease)是造成新生婴儿死亡的致命疾病,因此及时的诊断对于此后的治疗有着极其重要的意义。目前上海的几家医疗机构,包括上海新华医院、上海中山医院,以及上海儿童医学中心,正在进行这一方面的研究工程,因此本文的研究工作对于其工程项目有着辅助和推波助澜的作用。
目前对于小儿先心病所使用的诊疗手段有X光检查(X-Ray Examination)、超声波扫描(Non-Invasive Ultrasound Scanning)、计算机体层摄影(Computed Tomography, CT)以及磁共振成像(Magnetic Rexonance Imaging, MRI)诊断,但是由于X光图像质量不好,并且对人体有辐射作用,CT动态特性(Dynamic Characteristics)不好,磁共振成像图像清晰但价格昂贵,因此最为常用的是超声波扫描。超声波分A型(Amplitude Modulation Mode)、B型(Brightness Modulation Mode)和M型(Motion Mode),其中较为常用的是B型。使用B型超声波,得到三维超声心动图(3-Dimensional Ultrasound Cardiogram & Echocardiogram)或者彩色多普勒超声心动图(Color Doppler Echocardiogram),心内科医生可以较为准确地判断小儿先心病的症状。
但是超声波扫描噪声较大,而且由于小儿心脏血液流速较快,因此图像的清晰度不能令人满意。为了解决这个问题,图像插值(Image Interpolation)技术应运而生。图像插值技术是指将原有的低分辨率图像,通过特定的算法放大,得到较为清晰的高分辨率图像。目前常用的算法有最近邻域法(Nearest Neighbor)、双线性法(Bilinear)、双三次法(Bicubic),个人电脑中使用的图像放大插值算法一般是双线性法或者双三次法,但这些算法最多只能将不清晰度保持原先的水平,图像的本质并未得到改变。
因此,作者提出了针对小儿心脏图像的一系列处理方法,包括图像去噪(Denoising)、图像锐化(Image Sharpen)、边缘检测(Edge Detection)、针对特殊部位的特殊的插值算法,并获得了较好的插值结果。在医学图像研究方面获得了一些有价值的成果。