二维成像范文

二维成像范文（精选7篇）

二维成像 第1篇

目标搜索和跟踪一体化的光电探测系统常采用二维指向镜与面阵凝视成像探测相结合的技术方案,既可以获得更大的搜索视场,又可对捕获到的目标进行精确跟踪、瞄准。二维指向镜的特点是负载轻,转动惯量小,扫描方式灵活。采用矢量控制技术,选择连续或步进的扫描方式,可以实现系统视轴指向快速、高精度的控制。

二维指向镜绕两轴旋转时,系统视线角与两轴转角之间存在非线性关系,即线性驱动两轴将得到非线性的扫描轨迹,从而扫描空间不能均匀覆盖,造成搜索时目标漏警。此外,二维指向镜转动时,探测器在物空间的像将绕视轴旋转,即产生像旋。像旋对单元探测器系统影响不大,对线列或面阵探测器,像旋会使图像畸变,对线列扫描图像尤以为甚。像旋也会使提取的目标离轴信息失真,如不加以校准,将无法对目标进行精确的跟踪瞄准。因此,深入研究二维扫描镜的成像特性及其扫描轨迹,为软件校正像旋、提高扫描跟踪精度提供理论依据是非常必要的。

本文以采用面阵图像传感器的二维指向搜索跟踪系统为例,在光学矢量理论的基础上分析了指向镜绕两轴转动时,指向镜转角与系统视线角、像旋之间的关系,以及对系统搜索、跟踪功能的影响。

2 光学反射矢量基本理论

如图1所示,N代表镜面法线单位矢量,A代表入射矢量,A′代表反射矢量。像矢量A′用线性变换关系可以表示为:A′=R⋅A,R为反射矩阵

Nx,Ny,Nz为平面镜法线矢量在所选基准坐标系内的投影。

矢量A绕转轴单位矢量P转动一角度θ成为矢量A′,写成矩阵形式A′=Sp,θA,其中Sp,θ代表绕P转θ的转动矩阵。

3 指向镜的成像特性分析

3.1 二维指向镜工作原理和成像模型

指向镜的方位轴、俯仰轴是正交的,交点位于指向镜镜面的中心。系统光轴经二维指向镜反射形成视轴,视轴也称视线。视轴在物平面上的轨迹可称为扫描轨迹。

驱动方位轴、俯仰轴可改变视轴的二维指向。如指向镜处于零位时,初始视轴与X轴重合,即扫描足迹与物平面YOZ的原点重合。当指向镜偏离零位时,视线指向角可分别用它的方位角a(视轴在水平面投影与X轴夹角)和俯仰角b(视轴在垂直面投影与X轴夹角)来表示,如图2所示。

本文介绍一种较为典型的二维指向镜驱动方式,即指向镜的方位轴始终与系统光轴重合(图中Z轴),指向镜的俯仰轴为椭园型二维指向镜的短轴。改变指向镜绕俯仰轴、方位轴转角,可改变视轴的二维指向。

物矢量A0始终与系统光轴重合,即与指向镜方位轴重合。在定坐标系中观察,物矢量A0经二维指向镜反射后的像矢量为A0′,则有:A0′=(G10⋅R⋅G10-1)⋅A0

由前面的推导可知,指向镜绕Z轴旋转α角且绕短轴旋转β角的转动矩阵为绕方位轴转动α角转动矩阵与绕俯仰轴转动β角转动矩阵的乘积,即

方位转动轴矢量ZP=[001]′,俯仰转动轴矢量为代入转动矩阵计算公式,可得

则可算得指向镜同时绕方位、俯仰轴旋转的转动矩阵,或者说坐标转换矩阵:

3.2 指向镜转角与视线角的关系

指向镜同时绕Z轴,短轴旋转时,若初始位置指向镜法线矢量与指向镜夹角为45°,则法线矢量为由式(1)可计算得指向镜的反射特性矩阵为

在定坐标系中,假定单位入射矢量(物矢量)0A=[001]′与系统光轴重合。当指向镜绕Z轴转动α角,绕短轴转动β角时,由指向镜反射的单位出射矢量(像矢量)为A0,像矢量方向即系统视轴方向。

如视线方位角a定义为视轴在水平面投影与X轴夹角,视线俯仰角b定义为视轴在垂直面投影与X轴夹角。则指向镜方位、俯仰摆角α,β与扫描视线的方位、俯仰角a,b之间的关系为

由此可知:

1)当α=0,β≠0时,则有a=0,b=-2β,指向镜只作俯仰扫描,扫描轨迹为一条垂直直线,视线俯仰角等于指向镜俯仰转角的二倍。

2)当α≠0,β=0,则有a=α,b=0。即指向镜只作方位扫描,指向镜法线N与系统光轴的夹角始终保持45°,视轴水平出射。此时,扫描轨迹为一条水平直线,视线方位角等于指向镜方位转角。这种扫描方式与遥感仪器常用的45°镜扫描方式完全一致。

3)当α≠0,β≠0时,仍有a=α,说明指向镜方位转角始终等于视线的方位角。但b≠-2β,即视线俯仰角与指向镜俯仰转角之间不存在严格的二倍角的关系。

图3给出了不同俯仰转角指向镜在方位方向线性摆动时视轴的扫描轨迹,图中指向镜绕轴转动范围为:方位±25°,俯仰±12.5°。从图中可以看出,俯仰转角为+β和-β的空间扫描轨迹是相对于水平轴对称的曲线。当扫描范围不大时,视线角的非线性变化可忽略不计。当扫描范围较大时,视线角的非线性变化的影响就比较大了。

当绕两轴的转角分别为α=25°,β=-12.5°,实际视轴指向为a=25°,b=27.23°,在俯仰方向偏离的线性值2.23°。只要方位转角α≠0,随着俯仰转角的增加,俯仰视角非线性偏离量并不是一直增大,而是存在一个拐点。到达拐点之后,非线性偏离量随着俯仰角的增大反而呈下降趋势。

因为偏离量bb+-=+=Δ2)cos/2tanarctan(2βαββ。

对Δb求导,且令b=Δ0d/)(dβ,可算得当)时,非线性偏离最大。

3.3 二维指向镜扫描轨迹

如前所述,二维指向镜绕方位轴、俯仰轴的转角分别为α,β,视轴在距系统单位距离的物平面YOZ上的扫描轨迹可用参数方程表示为

从轨迹曲线方程可以看出,一般情况下,视线俯仰角不变,指向镜方位扫描轨迹是一条双曲线。仅当视线俯仰角为零,方位扫描轨迹才是一条直线。

扫描轨迹为双曲线时,双曲线的离心率为

离心率越大,双曲线的开口越大,越接近直线。当β=0时,y=tanα轨迹为直线。随着β角的增大,离心率越来越小,双曲线开口越小,也越弯曲,假设在距离扫描镜100 km的平面上成像,光轴在物平面上的扫描轨迹如图5所示。

从图中可以看出,扫描轨迹是双曲线,且随着摆动角度的增大,曲线越弯曲,而且扫描曲线在空间是不均匀的,离心率越小,在空间的扫描轨迹越稀疏。

4 多元探测器像旋角的计算及对搜索跟踪的影响

4.1 像旋产生的原因

如图6所示,OXYZ为基准定坐标系,系统光轴与方位轴(Z轴)重合。物矢量A,B为由面阵轴上像元、轴外像元发出主光线矢量。指向镜在初始位置的法线矢量为N。二维扫描镜分别绕方位轴和俯仰轴转动后,指向镜法线由N变为N′。指向镜转动前,与物矢量A,B相对应的像矢量为A′,B′。指向镜转动后,与物矢量A,B相对应的像矢量为A″,B″。

当指向镜法线矢量N绕两轴旋转时,物矢量未旋转,但是物矢量与N构成的入射面是空间旋转的。由于镜面反射的像矢量在入射面内,像矢量A″,B″将随同入射面一起旋转。一般情况,物矢量A,B与法线矢量N构成不同的入射面。因此,指向镜转动时,入射面旋转,像矢量A″,B″不仅是指向改变,相互之间还有相对旋转。如将探测器光敏面视为物面,光敏面经光学系统所成一空间像,在指向镜旋转后,像面坐标系相对于旋转前像面坐标系旋转了一个角度,这一现象称为像旋。

对于单元探测器的系统,像旋并不影响系统功能,但对线列或面阵探测器的目标探测系统,像旋既影响对扫描空间覆盖的均匀性,也影响目标跟踪瞄准时真实离轴信息的获取。当空间像产生旋转时,同步旋转探测器可以抵消像旋,但消旋结构过于复杂,很少采用。用转像棱镜(可见光)、或K镜(红外及可见光)等光学方法也可消像旋,但对光学波长、视场均有一定限制。对使用面阵凝视加二维指向的系统,如搜索视场不是很大,用图像处理方法消像旋不失为一种较为可行的做法。

4.2 像旋角的计算

如将探测器面阵光敏面视作物平面,物矢量A,B为由面阵轴上像元、轴外像元发出主光线矢量。与物矢量A,B相对应的像矢量为A′,B′。如将物矢量OP定义为由位于面阵中心的轴上像元指向轴外像元的单位矢量,物矢量OP经二维指向镜反射得到像矢量OP′。则有:OP=A-B和OP′=A′-B′。

若取OP-=]001[′,可算得像矢量OP′为

像矢量OP′在像面上投影与Z轴的夹角δ即像旋角。

从上式可以看出:

1)在α=0,β=0处δ=0,即沿中心做俯仰扫描时无像旋;

2)在α≠,0β=0处像旋转是tanδ=-sinα,当α在正反摆动边缘时,像旋角最大。

4.3 多元探测器像旋角的计算

对于面阵图像传感器,在没有像旋的情况下,经二维指向镜所成的空间像是一个矩形。有像旋时,所成的空间像是个四边形,已经不再是矩形或者平行四边形了。

面阵中心像元的入射矢量可以表示为A(0,0)=[0 0 1],面阵第i行j列像元入射矢量可以表示为

对方型光敏元,如对应瞬时视场为σ,θ是(i,j)轴外像元的入射矢量与Z轴夹角,即俯仰离轴角;ϕ是(i,j)轴外像元的入射矢量在光敏面投影与X轴夹角,即方位离轴角。

指向镜旋转后出射矢量为:A′(i,j)=(G10⋅R⋅G10-1)⋅A(i,j),计算得到:

式中:α,β为指向镜方位、俯仰转角,θ,ϕ为轴外像元的俯仰、方位离轴角。

利用上式,可计算采用二维指向搜索的面阵相机的空间覆盖。假定相机光学视场为10°10°,扫描搜索视场为50°50°。相机视场在空域覆盖及图像旋转情况如图8所示。从图中可以看出,随着指向镜的摆动,图像均会发生旋转。对搜索跟踪系统来说,像旋会影响系统对目标角位置测量的准确度,无法实现对目标的跟踪瞄准,因此必须对有像旋时测角数据进行校正。

4.4 多元探测器像旋角对跟踪系统的影响

采用二维指向的成像搜索跟踪系统在对目标进行精确跟踪时,必须将系统视轴对准目标。假设用面阵相机测得目标离轴的像元数为Δi,Δj,即目标的像元号为(i,j)。指向镜跟瞄的目的是根据指向镜方位、俯仰转角和目标像元离轴量,求出指向镜方位、俯仰转角的调整量。计算步骤是:

1)求出目标的角位置

根据式(9)得到目标矢量A′(i,j),则目标角位置为方位角:a=arctan(A′y/A′x);俯仰角:b=arctan(A′z/A′x)。

2)计算将视轴对准目标指向镜的转角为方位转角:α′=a;俯仰转角:β'=arctan(-tanbcosα)/2。

3)计算伺服控制系统需要摆动的角度:Δα=α'-α,Δβ=β'-β

例如:系统在对目标进行跟踪时,测得指向镜的方位转角、俯仰转角分别为α=10°,β=2.5°,目标的像元离轴量为Δi=Δj=200,可按以下步骤计算目标跟瞄的指向镜方位、俯仰转角修正量Δα,Δβ:

1)计算目标像元的出射矢量A′(200,200);

2)计算目标方位角a=11.637 9°,俯仰角b=2.716 7°;

3)计算指向镜的方位、俯仰转角α′=a=11.637 9°,β'=arctan(-tanbcosα)/2=1.330 5°;

4)计算指向镜的方位、俯仰转角的调整量

5 结论

本文在光学反射矢量理论的基础上,对光电探测系统常用的二维指向镜的成像特性进行了分析,分析了影响指向镜成像特性的因素,给出了指向镜二维扫描的轨迹及像旋角的计算公式以及对搜索跟踪系统的影响,文中的结果可以作为软件校正像旋和跟踪搜索系统应用的理论依据。

摘要：目标搜索和跟踪一体化的光电探测系统常采用二维指向镜与面阵凝视成像探测相结合的技术方案。本文在光学矢量反射理论的基础上,对二维指向镜的成像特性进行了分析,给出了扫描轨迹的计算,指向镜摆动角度与视线角之间的关系。当指向镜绕两轴转动时,物体反射像也随着指向镜的转动产生像旋,扫描轨迹呈非线性变化。文中讨论了多元探测器像旋角的计算和对跟踪系统的影响,为软件校正像旋和二维控制实现精确跟踪提供理论参考价值。

关键词：二维指向镜,像旋,扫描轨迹,多元探测器

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二维成像 第2篇

随着数字图像处理技术和微电子技术的快速发展, 利用可视化技术对发动机燃烧火焰的研究已成为燃烧学领域研究的热点问题之一[1]。在发动机光学实验中, 通常采用环形石英玻璃缸套代替金属缸套, 在多个角度进行发动机燃烧火焰二维投影图像的拍摄[2], 并基于火焰的半透明特点利用计算机断层成像技术 (Computed tomography, CT) 对燃烧火焰进行三维数字化重构[3,4]。由于受到环形石英玻璃折射特性的影响[5], 火焰的二维投影图像会产生改变, 从而会使火焰的三维重构图像产生畸变。因此, 在火焰切片重构之前, 需要根据环形石英玻璃的折射特性分析二维投影图像像素值所对应的火焰辐射光线, 再利用ART代数重建算法对火焰切片进行重构[6,7]。

本文首先基于石英玻璃折射特性, 研究了环形石英玻璃对物体二维投影图像产生的影响和环形玻璃的折射路径, 建立了环形石英玻璃的成像模型, 并利用MATLAB语言进行编程实现, 对成像模型进行了实验验证。该研究对发动机燃烧火焰图像的三维准确重构具有重要的现实意义。

1 环形石英玻璃成像模型

本文在建立环形石英玻璃的成像模型时, 首先根据环形石英玻璃的折射特性, 进行基于环形石英玻璃的成像光路分析[8], 然后基于直角坐标系建立火焰二维投影图像像素值所对应的火焰辐射的射线方程。

1.1 基于环形石英玻璃的成像光路分析

在对光学发动机环形石英玻璃缸套内燃烧火焰进行拍摄时, 火焰光线进入石英玻璃后会发生两次折射, 第一次折射, 光线由空气射入石英玻璃内;第二次折射, 光线由石英玻璃再次射出空气, 并进入摄像机, 在摄像机成像面成像, 其成像模型示意图如图1所示。

其中 (a) 为的情况, (b) 为的情况。图1中, O点为环形石英玻璃的圆心, A点为火焰在相机中所成二维投影图像的某一像素点, BA为无折射现象时A点的成像光路, P为考虑环形石英玻璃折射时B点的偏移点。在分析环形石英玻璃对火焰成像的影响时采用逆向分析法, 即假设光线从A点射入, 经过两次折射后达到P点, ∠ACE和∠OCD为第一次折射的入射角和折射角, ∠CDF和∠ODP为第二次折射的入射角和折射角, 由AC入射的光线经折射后光路为:AC—CD—DP。

由上述分析可知, P点位于第二次折射后的射线上, 但无法确定P点具体位置。因ART算法只需确定穿过重构区域的射线, 所以只需根据几何关系推算出射线DP的方程。设空气折射率为n1, 玻璃的折射率为n2, 由折射定律可知:

可根据折射定理及几何关系推算出射线DP的方程。

1.2 火焰辐射成像时射线方程的建立

(1) 确定直线OA、AB及点B坐标, 以O (0, 0) 点为圆心, 圆环横向半径方向为X轴, 纵向方向为Y轴建立坐标系。A点为摄像机所在位置, 其在坐标系中的坐标可以确定, 摄像机拍摄透镜中心点已知, 在坐标系中, 设透镜中心点坐标G (Gx, Gv) , G点位于AB直线上, 如图1所示。透镜中心点与观测点所在的直线与X轴的交点为B, 根据直线方程的斜截式可求得直线lOA的方程为:

直线lAG为直线lOA绕A点旋转, 且lOA过透镜中心点, 透镜中心点及A点坐标已知, 故求得lAG为:

B点又为lAG与x轴的交点, 故求得:

此时直线AB为无玻璃折射时的射线路径。

(2) 求∠ACE和点C坐标

设环形石英玻璃灯外径为R, 点C为直线lAG与圆环外圆的交点, 外圆方程表达式为:

联立方程式 (3) 和 (5) , 即可求得C点坐标为。

∠ACE为直线lAB和lOC的夹角, 为求得∠ACE, 由夹角公式, 应先求得lOC和lAB的斜率KOC和KAB:

(3) 由折射定律求出第一次折射角∠OCD, 由斯涅尔定理可得[9]:

其中n1为空气折射率, n2为玻璃折射率。从而求得∠OCD为:

(4) 求第二次入射角∠CDF

通过求解点D的位置坐标, 确立直线OD和直线CD夹角, 从而得到第二次入射角∠CDF。

直线OC是圆心O与C点的连线, 求得直线lOC的方程表达式为:

所以直线CD实际为直线OC顺时针旋转∠OCD所得, 直线CD的斜率为:

因此, 直线CD的方程表达式为:

点D为直线CD与环形玻璃内圆的交点, 将代入式 (13) 可求得D点的位置坐标为。

观察发现, 第二次入射角∠CDF实际为直线OD与直线CD的交点, 根据夹角公式即可计算出∠CDF:

(5) 由折射定律求出第二次折射角∠ODP, 由斯涅尔定理可得:

(6) 得出射线方程表达式

通过计算出第二次折射角∠ODP, 由观察可知, 射线DP是直线OD顺时针旋转∠ODP所得, 因此, 直线DP的斜率为:

通过校正后, 射线lDP的方程表达式为:

2 MATLAB仿真实现及结果分析

本文利用MATLAB语言进行算法的仿真实现。以圆环圆心为坐标原点建立坐标系, 圆环水平和垂直方向分布代表X轴和Y轴方向。设A点为观测点 (图像上某点坐标) , C点为第一次折射临界点, D点为第二次折射临界点。直线校正的函数glassring表达式为glassring (Ax, Ay, Bx, By) , Ax和Av分别为观测点X和Y方向的坐标, Bx和Bv分别为透镜中心点的X坐标和Y坐标。DP为实际应求射线。图2为近场折射示意图, 其中图2 (a) 表示A点坐标为 (2, -15) , B点坐标为 (0, -10) 时的示意图;图2 (b) 表示A点坐标为 (-1, -19) , B点坐标为 (0, -15) 的示意图。

图2 (a) 根据模型所求得的射线方程斜率为-1.8273, 截距为-7.7362, 直线方程可表示为y=-1.8273x-7.7362。图2 (b) 计算后得到校正后射线斜率为2.6667, 截距为-10.3611, 射线方程可表示为y=2.6667x-10.3611。

对于远场来说, 假设A点坐标为 (-0.5, -50) , B点坐标为 (0, -45) , 根据计算绘制出射线线路示意图如图3所示。

经放大后可看出校正后的位置偏移情况。计算后得到校正后的射线斜率为2.8069, 截距为-13.3423, 射线方程可表示为y=2.8069x-13.3423。

3 模型验证

为验证模型的可靠性, 分别对有无石英玻璃的棋盘格拍照, 计算讨论模型。在实验过程中, 将适当大小的棋牌格环绕在矿泉水瓶周围, 使之能够直立在环形玻璃内, 分别对有无环形石英玻璃情况进行拍照。拍照所用相机为sony a55单反相机, 为减小误差, 保证同一距离下有无石英玻璃拍摄时焦距、光圈等其他可能造成误差因素不变, 相机采用定焦拍摄。经测量, 环形石英玻璃内外半径约为4.79cm和6.48cm。而照相机拍摄出图像均以像素为单位, 利用照相机参数dpi可计算出图像上某点在厘米坐标系中位置。

图4为摄像机拍摄图像结果, 其中 (a) 表示相机透镜距环形石英玻璃圆心的距离为19.5 cm且无环形石英玻璃时的成像情况, (b) 为有石英玻璃的成像情况。

表1为利用本文所建模型进行计算和实际测量的结果。

可以看到, 根据模型计算出的结果和实际测量结果大体趋势相同, 但由于测量距离, 透镜中心点估计不准确等因素导致结果误差较大, 为了证明误差的存在很大程度上是由测量误差所引起的, 对透镜中心点坐标进行适当的修正, 当计算结果最接近实际结果时, 透镜中心点距离如表2所示。

由表2可以看出, 当透镜中心距离仅有小幅度变化时, 模型计算所得结果就可接近于实际测量值。可以证明, 由测量造成的误差是导致最终误差的主要因素。

经校正后, 四组数据对应的折射示意图如图5所示。

4 总结

本文通过分析环形石英玻璃对物体二维投影图像的影响, 建立了环形石英玻璃的成像模型, 在已知条件的基础上, 对模型各个参数进行了计算, 求得最终校正射线方程。利用MATLAB对模型进行了仿真实现, 仿真试验结果良好。最后, 结合照相机成像模型拍摄棋盘格照片对模型进行了试验验证。该研究对发动机火焰的三维重构有重要的指导意义。

摘要：在发动机光学实验中, 通常采用环形石英玻璃缸套代替金属缸套, 在多个角度进行发动机燃烧火焰二维投影图像的拍摄, 并利用CT技术重构燃烧火焰的三维图像。但受石英玻璃折射现象的影响, 火焰的二维投影图像会发生改变, 从而使火焰的三维重构图像产生畸变。本文主要从光学角度来分析不同半径的环形石英玻璃对物体二维投影图像产生的影响, 建立相应的成像模型, 并利用MATLAB语言进行仿真实现。该研究对建立ART代数方程组进行发动机火焰的切片重构具有很强的现实意义。

关键词：三维重构,石英玻璃,折射,二维投影图像

参考文献

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二维成像 第3篇

关键词：二维灰阶血流成像,颈动脉狭窄,彩色多普勒血流成像,能量多普勒血流成像,数字减影血管造影

二维灰阶血流成像技术 (B-Flow) 是近年来出现的一种新的非多普勒血流成像方法[1]。本文旨在探讨这一新技术在诊断颈总动脉狭程度方面的准确性及优越性。现将我院2006年5月-2009年5月经B-Flow、彩色多普勒血流显像 (CDFI) 、能量多普勒显像 (PDI) 诊断的颈动脉中-重度狭窄的病例22例进行了回顾性分析, 现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

22例患者均来自我院门诊及住院患者, 其中男17例, 女5例;年龄48~82岁, 中位年龄68岁。患者多伴有高血压、冠心病、高血糖、高血脂, 部分患者有脑梗死病史。

1.2 仪器

应用GE公司Vivid7、730彩色多普勒诊断仪, 线阵探头, 频率范围10~12MHz。

1.3 检查方法

采用常规颈动脉检查方法, 患者取仰卧位, 将颈部充分暴露, 由颈根部开始逐段进行纵向及横向扫查, 扫查的范围包括颈总动脉、颈内动脉及颈外动脉的起始段。观察颈动脉的中内膜有无增厚, 斑块的大小。在管腔最狭窄处, 纵向横向扫查, 仔细调节二维增益、灰阶和动态范围, 使斑块以及狭窄处管腔尽可能清晰, 然后在同一部位分别用B-Flow、CDFI、PDI测量管腔狭窄处内径, 计算狭窄率。CDFI及PDI模式下彩色增益调节至噪声刚好消失为宜, 壁滤波尽可能小, 嘱患者尽量减小呼吸幅度;B-Flow模式下选择合适的血流模式, 聚焦调节至血管深度水平或位于血管后壁, 背景信号打开, 选择自动优化, 动态范围设为60dB。每条狭窄血管运用上述3种方法分别测量3次, 取平均值。并根据ECST法计算直径狭窄率S (S=[ (D-d) /D]×100%, d为最狭窄处内径, D为该处正常管径) , 将检测结果与DSA结果对照。

1.4 统计学方法

计数资料以率 (%) 表示, 不同方法间比较采用χ2检验, P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

在22例病例中, 颈总动脉狭窄14例, 其中颈总动脉分叉处狭窄9条, 颈总动脉主干狭窄5条;颈内动脉起始狭窄8例。中度狭窄14例, 重度狭窄8例。22例患者于超声检测后1~2周内行DSA检查。颈动脉狭窄处声像图表现为:B-Flow显示斑块突入动脉管腔, 血流束明显变细, 边缘与斑块交界处比较清晰, 血流回声灰度增强, 远端可见涡流。CDFI示管腔内血流充盈不均或缺损, 管腔明显变细, 狭窄段及其远端可出现五彩镶嵌的紊乱血流;PDI示狭窄段管腔内血流充盈信号分布不均, 狭窄段血流束明显小于非狭窄段。B-Flow、CDFI、PDI 3种方法在颈动脉中重度狭窄时测得的狭窄处管腔内径与DSA相对照, 差异均有统计学意义 (P<0.05) ; 在重度狭窄的8例患者中CDFI及PDI往往低估了颈动脉的狭窄。

22例患者用B-Flow、CDFI、PDI测量的颈动脉的管腔狭窄率与DSA结果作相关性分析, 3种超声方法与DSA均有较高的相关性 (r=0.968、0.938、0.920, P<0.01) 。

3 讨 论

颈动脉是早期了解心脑血管疾病的发生与病理变化的窗口。颈动脉狭窄病变常见于动脉粥样硬化, 以往对颈动脉狭窄性疾病的诊断主要依赖DSA, 它是测量颈动脉狭窄率的金标准, 但同时也是一项侵入性检测方法, 费用高, 可重复性小, 操作复杂。近年来, 高分辨率的二维超声、CDFI、PDI等技术均有了长足的发展, 在血管疾病的诊断中得到广泛应用。二维超声是测量血管内径的最常用方法, 但传统二维超声图像, 正常血管结构经常被噪声和声学扫描伪像所干扰, 同时腔内血流在传统的二维超声成像中无法显示。CDFI及PDI均利用脉冲多普勒原理成像, 易受多种因素干扰;彩色信息和二维灰阶叠加, 降低了帧频, 血流外溢, 使得解剖信息丢失和显示失真, 从而使检测的准确性受到影响, 而过低的估计血管的狭窄。B-Flow技术是一种新的血流成像方法。B-Flow是利用数字编码超声技术 (digitally encoded ultrasound technology) 对血流回声直接观察的一种新型影像技术[2]。该技术能同时显示血流和背景组织结构, 提高了图像的帧频和分辨率, 清晰、快速地显示血流信息和血管壁的解剖关系, 扩大了超声技术在血管疾病方面的应用范围。与B-Flow比较, 对于中-重度狭窄患者, CDFI和PDI易高估血管的狭窄程度。B-Flow能更有效地观察血流动力学的改变及探查血流狭窄的程度, 评价血管狭窄更有实用价值。

本组病例中, B-Flow测量颈总动脉狭窄处内径值与CDFI、PDI测值比较, 狭窄处内径平均值 B-Flow<PDI<CDFI;此外, 3种超声方法中只有B-Flow能够清晰显示斑块与管壁, 血流与斑块以及血流与管壁之间的关系, 在二维血流的衬托下可以更清晰的观察斑块表面情况。与DSA相比较, 3种超声检测方法在狭窄率测定上均与其有较高的相关性[3], 其中B-Flow的相关性最高。与Mehmet等[4]研究结果相比较, 本研究B-Flow、PDI与DSA的相关系数略高, 可能在于两者研究对象不同。笔者发现B-Flow在颈动脉狭窄性疾病的应用过程中也存在缺陷, 如颈部肌肉过厚或肥胖患者显像欠佳;对于血流速度减慢的动脉, 表现血流亮度不足;对一些细小的血管显示欠佳等。

综上所述, B-Flow作为一种全新的血流成像技术, 具有其独特的优越性。随着其不断的完善和发展, 并与其他超声技术相结合, 必将会为颈动脉狭窄性疾病的临床诊断、治疗、预后判断提供科学的依据。

参考文献

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二维成像 第4篇

1 材料与方法

1.1 动物模型与分组

健康杂种犬14只, 雄雌不限, 体重12.4～16.2kg, 平均14.3kg。14只犬随机分为对照组 (Con组) 7只和缺血后适应组 (Post-C组) 7只。术前禁食, 3 %戊巴比妥钠麻醉, 连接呼吸机行机械辅助通气, 试验过程监护心电图和动脉血压。取胸骨正中切口开胸, 纵行剪开心包, 悬吊心包。游离冠状动脉左前降支, 在第一、二对角支之间, 留置无损伤丝线于动脉下方。Con组结扎冠状动脉左前降支 (LAD) , 持续缺血60分钟, 再灌注180分钟;Post-C组同样方法持续缺血60分钟后, 进行再灌注30秒、再夹闭30秒的3次循环, 然后再灌注180分钟。

1.2 仪器与方法

使用GE公司的Vivid 7彩色超声显像仪, 探头频率1.7～3.4MHz。所有实验犬分别于缺血前基础状态、缺血60分钟、再灌注180分钟行心脏收缩功能指标测量, 包括收缩期峰值速度 (Vs) 、收缩期峰值位移 (Ds) 和左室射血分数 (EF) , 分别采样并存储两组犬心尖四腔、心尖两腔和心尖左室长轴切面的各3～5个心动周期的动态组织速度图。进行脱机分析, 将取样点置于二尖瓣环处心内膜下心肌组织, 以同步心电图波形划分收缩期与舒张期, 获取6个壁的心肌组织运动速度曲线和位移曲线, 取Vs、Ds平均值。用Simpson法测定左室射血分数 (LVEF) 。以上值均测量3次取平均值。

1.3 统计分析

数据用均数±标准差 ($\overline{x}\pm s$) 表示, 应用SPSS 13.0统计软件, 采用单因素方差分析, 采用Pearson相关进行相关分析, P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

14只犬均成功制备了心肌缺血再灌注模型。结扎之前, 两组犬心率和血压没有变化, 两组在不同时间段, 左室各节段心肌运动速度曲线从心尖至心底逐渐升高, 速度和位移均呈梯度样增高, 用Vs、Ds、EF评价左室心肌整体收缩功能, 在缺血前基础状态Vs、Ds、EF最高, 缺血60分钟时三者达最小值, 两个时间点差异有统计学意义 (P<0.05) 。再灌注180分钟后Vs、Ds、EF均逐渐升高, 但均未达到缺血前基础状态水平。组间对比可看出, 在缺血前状态, 两组间Vs、Ds、EF差异均无统计学意义 (P>0.05) ;在缺血60分钟时, 两组Vs、Ds及EF值均减低, 但组间差异无统计学意义 (P>0.05) 。再灌注180分钟后, Vs、Ds、EF值在Con组比Post-C组低, 差异有统计学意义 (P<0.05) 。见表1。

Vs、Ds与EF呈正相关, 相关系数分别为r=0.845 (P<0.05) , r=0.810 (P<0.05) 。见图1、图2。

△组内不同时间点与与缺血前比较P<0.05, *Post-C组与Con组比较P<0.05

3 讨论

左室射血分数的大小可以直接反映心脏整体的射血功能, 已有研究证实超声心动图与放射核素所测的射血分数有很好的相关性[3]。QTVI测量心肌收缩速度和位移时, 取样点固定, 能真实反应心肌的整体收缩功能。同时, 心内膜下心肌纤维主要为长轴方向分布, 70 %的纵行肌纤维主导着长轴方向的运动, 当心肌缺血时心内膜下心肌首先受累, 最早出现长轴方向运动异常, 二尖瓣环处的改变最为明显。本实验中测量的Vs、Ds是二尖瓣环处左室壁运动指标, 在反映心肌缺血早期收缩功能下降方面比EF值更敏感, 缺血后适应组相应指标恢复程度较对照组显著。相关性分析表明, Vs、Ds与EF呈线性正相关。上述结果与以往研究结果相似[4,5,6], 说明QTVI技术评价左室收缩运动的方法是可行的, 具备客观、重复性好、测量简便等优点。

IPostC的概念首先是由Zhao等[7]在2003年对犬实验基础上提出来, 是对应于缺血预适应而言的。他们发现将犬左冠状动脉前降支结扎1小时后, 予以重复开通再结扎, 经连续几次循环后, 恢复冠状动脉血流, 可使梗死范围较对照组减小44 %, 与IPreC减小心肌梗死程度相同。本实验以犬为研究对象, 借鉴上述理论基础, 在再灌注前进行30秒再灌注/30秒再闭循环3次的处理。结果显示, Post-C组的收缩峰值速度、峰值位移和左室射血分数在同一时期均较Con组增加, 可见缺血后适应可以促进左室整体收缩功能恢复, 从而减少心肌缺血再灌注损伤。在临床实践当中, 为心肌缺血再灌注后减小心肌损伤提供依据。

QTVI技术与传统组织多普勒一样, 存在一些客观及主观限制, 如室壁运动方向和超声束夹角、仪器增益控制、操作者取样点的偏差都是影响观测结果的因素。另外, 本试验样本量较小, 细小差别可能无法确定。然而, 收缩功能的测定与左室射血分数的良好相关, 提示Vs和Ds是敏感的、可靠的评价心肌收缩功能的指标。

参考文献

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[4]Yuda S, Inaba Y, Fujii S, et al.Assessment of left ventric-ular ejection fraction using long-axis systolic function isindependent of image quality:A study of tissue Dopplerimaging and m-mode echocardiography[J].Echocardio-graphy, 2006, 23 (10) :846-852.

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二维成像 第5篇

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2009年6月至2011年6月于我院住院患者60例作为观察组, 均为心肌缺血患者, 男37例, 女23例, 年龄37～82岁, 平均 (57±9) 岁, 均经冠脉造影证实, 至少1支冠状动脉狭窄≥50%。除外房颤、心瓣膜病、心肌病等其他与心脏相关的疾病, 在冠脉造影前行超声心动图检查, 除外二维超声节段性室壁运动异常者以及二维图像不清晰者。对照组:同期住院患者30例, 男19例, 女11例, 年龄39～75岁, 平均 (55±8) 岁, 以胸痛或心前区不适为主诉, 行冠脉造影证实冠脉正常者, 体格检查、ECG及超声心动图均未见明显异常。

1.2 超声检查方法

应用GE Vivid 7超声诊断仪, M3S探头, 频率1.7～3.4MHz。患者左侧卧位。同步显示心电图。先行常规超声心动图检查, 用双平面Simpson法测定左心室射血分数 (1eft vemricular ejection fraction, LVEF) 。并记录左心室流出道血流频谱;随后将二维图像的帧频调至80帧/秒以上, 记录左心室短轴二尖瓣、乳头肌和心尖水平以及心尖四腔、两腔和左心室长轴切面的动态二维图像, 备取3个连续稳定的心动周期, 保存图像并传节Echo PAC工作站供脱机分析,

进行应变分析, 首先调出存贮的二维动态图像, 进入AFI界面, 先分析心尖三腔图像, 选取心内膜面清晰的图像, 图像自动停帧于收缩末期, 选取二尖瓣两侧瓣环和心尖部三点的左室心内膜, 软件自动勾画出感兴趣区, 并自动逐帧追踪感兴趣区内的心肌运动, 将室壁分为前间隔、前壁、侧壁、后壁、下壁及室间隔共计六个节段, 系统自动选取主动脉瓣关闭时间点, 当六个节段均通过后将自动显示感兴趣区中室壁各个节段纵行方向上的峰值收缩应变和应变曲线, 应变曲线为收缩期负向单峰。同法分析心尖四腔和心尖二腔观后, 系统自动得出18节段应变牛眼图及左室整体收缩应变, 记录各项数据。

1.3 IMA的测定

抽取4mL静脉血置于普通促凝管中, 避免摇晃。即刻使用3500r/min普通离心机离心15min, 取上层血清。IMA检测采用白蛋白结合钴试验 (ACB试验) , ACB试剂盒购于上海微银生物技术公司出品。

1.4 统计学处理

采用SPSS10.0统计软件, 组间比较采用单因素方差分析, 相关分析采用Pearson相关分析;P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组应变参数的比较

经比较心肌缺血患者在前间隔、前壁、侧壁、后壁、下壁和室间隔的应变参数绝对值均小于对照组 (P<0.05, P<0.01) , 见表1。

注:与对照组比较*P<0.05, **P<0.01

2.2 两组平均应变参数的比较

观察组平均应变参数绝对值为16.2%, 对照组为21.6%, 两组有显著性差异 (P<0.05) 。

2.3 观察组平均应变参数绝对值与IMP的关系

IMA为 (96.4±13.1) U/mL, 与观察组的平均应变值有负相关关系, r=-0.274, P<0.05。

3 讨论

Pennell等[3]证实在冠状动脉血流阻断数秒钟后就可出现供血区室壁运动异常。是否可以准确运用超声诊断心肌缺血成为超声工作者的研究课题。传统二维超声对冠心病心肌缺血的诊断主要是基于二维灰阶图像所显示的室壁运动及室壁增厚率, 为半定量法, 而且这种方法与观察者经验和技术水平相关, 主观性大且敏感性低。而在临床实践中冠脉造影证实在一些严重冠脉狭窄冠心病患者, 传统超声心动图检查并未发现节段性室壁运动异常。在收缩期心脏的运动不仅有长轴方向从基底部到心尖部心肌纤维的逐渐缩短, 还有径向从心外膜到心内膜心肌纤维的逐渐增厚, 并且有周向同一层面心肌纤维的缩短、旋转和不同层面心肌纤维的扭转运动, 所以用组织多普勒成像技术来监测心脏的运动显然不行。

超声斑点追踪技术在高帧频二维灰阶超声图像的基础上, 采用最佳模式匹配技术通过寻找序列图像中最优近似的散斑模式来实现对人体组织运动跟踪, 识别心肌内回声斑点的空间运动, 并跟踪其在每一帧图像中的位置, 标测不同帧之间同一位置的心肌运动轨迹, 以此计算出运动参数, 定量显示心肌运动应变和应变率、速度、位移和旋转角度等参数[4,5,6]。该技术与多普勒频移无关, 无角度依赖性, 具有不受心脏移位及邻近组织牵拉影响的优点, 可更加准确地反映心肌运动的变化特点[7]。心肌缺血时在整体收缩功能 (LVEF) 仍然正常时, 已能提示早期的左室收缩功能受损。白娇等[8]研究发现, 在二维超声心动图中室壁动度及增厚率尚正常时, 收缩期和舒张早期应变率已显著降低, 表明应变率可定量反映心肌缺血, 比二维超声心动图和心肌运动速度所得指标更准确, 更敏感。我们研究也证实, 心肌缺血患者在前间隔、前壁、侧壁、后壁、下壁和室间隔的应变参数绝对值均小于对照组。

IMA与冠心病心肌缺血间存在明显关联, 对冠心病心肌缺血的诊断具有重要作用, 其在诊断冠心病心肌缺血方面具有较高的敏感性及阳性预测值, 并且是冠心病心肌缺血发生的独立预测因子[9]。Lipp等[10]推测, IMA的形成原因可以被解释为一种自身对缺血的有效反应, 这种反应可保护心肌不受损伤或限制心肌细胞坏死的范围。

应变成像技术参数与IMA有何关系?我们研究平均参数证实与IMA有负相关关系 (P<0.05) 。因此, 二维应变超声成像技术可以较准确诊断心肌缺血疾病, 可以作为临床医师的诊断心肌缺血的一个方法。

摘要：目的 探讨二维应变超声成像技术对心肌缺血的诊断价值及与血清缺血修饰蛋白的相关性研究。方法 60例心肌缺血患者为观察组, 30例无心肌缺血者为对照组, 均采用二维应变超声成像技术检查心脏, 及检测心肌缺血患者的血清缺血修饰蛋白。结果 超声检测证实, 经比较心肌缺血患者在前间隔、前壁、侧壁、后壁、下壁和室间隔的应变参数绝对值均小于对照组 (P<0.05, P<0.01) ;观察组平均应变参数绝对值为16.2%, 对照组为21.6%, 两组有显著性差异 (P<0.05) ;观察组缺血修饰蛋白和平均应变值有负相关关系, r=-0.274, P<0.05。结论 二维应变超声成像技术可以较准确诊断心肌缺血疾病, 可以作为临床诊断方法。

关键词：二维应变超声成像技术,缺血修饰蛋白,心肌缺血

参考文献

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二维成像 第6篇

1资料与方法

1.1 研究对象

选择2010年2月-2012年2月我院行介入手术治疗的冠心病患者100例作为观察组,均经冠脉造影显示冠脉1～3支重度狭窄(>75%),但经心电图及心肌酶学检查提示无心肌梗死。其中男58例,女42例;年龄37～84岁,中位年龄56.7岁;发病至介入手术时间:<30min 36例;30～60min 50例;>60min 14例;合并慢性疾病(如高脂血症、糖尿病、慢性肾病、高血压、脑血管疾病等)78例。另选择同期非心脏病不需手术治疗,但需行心功能检查的患者100例作为对照组,心脏结构及生理均正常,其中男54例,女46例;年龄35～81岁,中位年龄57.2岁;合并慢性疾病59例。2组性别、年龄、合并症等比较差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。

1.2 仪器与方法

图像采集应用PHILPiE33彩色超声诊断仪,带有QLAB自动分析软件。2组受检者一律采取平卧位,采集心尖四腔图、两腔图以及5个左室短轴图,超声诊断仪自动以Simpson′s法计算出左心室舒张末期内径(LVEDd)、左室舒张末期容积(LVEDV)和收缩末期容积(LVESV)、左室射血分数(LVEF)。启动QLAB软件,选择心尖四腔图及左室短轴二尖瓣、乳头肌和心尖水平图,二维斑点追踪分析软件在左室短轴(基底部、中间部和心尖部)获得各节段径向应变值(RS)、圆周应变值(CS)及旋转角度(ROT)。对2组心功能指标及超声参数进行比较。

1.3 统计学方法

采用SPSS 16.0软件对数据进行统计分析。计量资料以$\overline{x}\pm s$表示,组间比较采用t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

心功能指标随手术时间延长而降低,且与心肌短轴二维斑点追踪超声参数变化相一致,表明二维斑点追踪成像技术是灵敏评价心脏功能变化的有效手段。观察组各心功能指标及超声参数低于对照组;观察组介入手术时机≥30min的患者各指标及参数低于介入手术时机<30min的患者,且介入手术时机>60min的患者各指标及参数低于介入手术时机30～60min的患者,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表1。

注:与对照组比较,*P<0.05;与介入手术时机<30min者比较,#P<0.05;与介入手术时机30～60min者比较,※P<0.05

3讨论

斑点追踪成像技术是随着心动周期,选择二维图像特定区域,机器自带的特殊分析软件自动追踪感兴趣区域的像素位移来计算出各阶段的心脏空间构型。心肌由纵行及环形纤维建构,因此其舒缩也是由纤维长度的改变来完成,心肌功能受损也就是心肌纤维的舒缩改变。二维斑点追踪成像技术就是应用其伸展时取正值,收缩时记为负值来计算其纵向应变的[2,3]。

需注意:斑点追踪技术虽能有效地评估传统超声,但对于伴有肺部疾病及皮下脂肪层过厚的患者无法获取清晰二维图像,不能反映心肌舒缩功能的细微变化情况,使其诊断的精确性受到影响。并且由于操作者的技术问题也制约了其临床广泛应用。

摘要：目的 应用二维斑点追踪成像技术评估重度冠状动脉狭窄患者不同介入手术时机心脏功能的变化情况。方法 将100例重度冠脉狭窄行介入手术治疗的患者100例作为观察组,另将心脏生理及结构均正常的患者100例作为对照组。检测并比较观察组不同介入手术时机(发病至介入手术时间<30min、30～60min、>60min)与对照组心功能指标[左心室舒张末期内径(LVEDd)、左室舒张末期容积(LVEDV)和收缩末期容积(LVESV)、左室射血分数(LVEF)]及超声参数[径向应变值(RS)、圆周应变值(CS)及旋转角度(ROT)]。结果 观察组各心功能指标及超声参数低于对照组;观察组介入手术时机≥30min的患者各指标及参数低于介入手术时机<30min的患者,且介入手术时机>60min的患者各指标及参数低于介入手术时机30～60min的患者,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论 对于重度冠脉狭窄患者,斑点追踪成像技术能很好地评估不同冠脉介入治疗时机心功能的变化情况。

关键词：二维斑点追踪成像技术,心功能,超声参数,冠脉介入术

参考文献

[1]熊莉,邓又斌,申屠伟慧,等.超声斑点追踪技术测量正常人二维应变的初步研究[J].中华超声影像杂志,2007,16(5):373-376.

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二维成像 第7篇

1 对象与方法

1.1 研究对象

2011年7月至2012年6月在我院就诊的风湿性心脏病二尖瓣狭窄患者共42例, 其中男16例, 女26例, 平均年龄 (46.29±9.78) 岁。排除主动脉瓣及三尖瓣器质性病变, 排除高血压、冠心病、糖尿病和其他对心脏有影响的全身性疾病。所有病例根据是否伴发房颤分为窦性组, 即风湿性心脏病患者为窦性心律的17例;房颤组, 即风湿性心脏病合并心房纤颤患者25例。对照组为正常人, 来自同一时间段来我院体检经超声心动图检查无明显异常者, 共24例。所有受检者经临床病史、体格检查、心电图和超声心动图等无创检查排除心血管疾病。

1.2 仪器与方法

1.2.1 仪器

Philips i E33彩色多普勒超声诊断仪, 二维探头S5-1频率为2.0~3.5 MHz, 三维探头X-1频率为1~3 MHz, 配有Qlab 8.1版本图像分析软件包。

1.2.2 图像采集

受检者取左侧卧位, 平静呼吸, 连接心电图。进行常规M型及二维超声心动图测量。取胸骨旁左室长轴、心尖四腔、心尖两腔、心尖左室长轴观的2~5个心动周期二维图像, 将所有图像贮存于硬盘上供脱机分析。切换探头至X3-1, 于标准心尖四腔观获得清晰的二维图像, 启动“Full Volume”成像键, 将左房心内膜完整置于取样框内, 固定探头位置, 嘱患者屏住呼吸, 采集图像存于仪器硬盘。应用Qlab8.1版本软件分别对二维和三维图像进行定量分析。常规测量胸骨旁左室长轴切面左房前后径 (LA) 、左室射血分数 (LVEF) 。

1.2.3 STI数据分析

进入TMQA系统, 应变率成像的每个取样点均在房间隔和左心房侧壁上, 于基底段、中间段、房顶段分别取样, 得到各壁相应节段的应变率曲线。测定左房各房壁于左窒收缩期、舒张早期、左房收缩期的峰值应变率 (SRS、SRE、SRA) 。

1.2.4 RT-3D数据分析

选取心尖四腔舒张末期图像, 进入3DQ模式, 取样点置于左房壁上, 调整左房形态, 把左房分割为3部分, 分别手动勾画得出各部分左房容积, 计算得出左房最小容积 (LAVmin) ;同样方法, 选取二尖瓣即将开放时图像进入3DQ模式, 分析计算, 得出左房最大容积 (LAVmax) 。左房射血分数 (LAEF) = (LAVmax-LAVmin) /LAVmax。

1.3 统计学处理

采用SPSS 15.0统计学软件进行统计学分析, 计量资料均以±s表示, 组间比较采用t检验, P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 对照组与风湿性心脏病二尖瓣狭窄患者常规二维超声参数的比较

本研究中窦性组和房颤组患者与对照组间年龄无明显差异 (P>0.05) ;房颤组患者心率明显高于对照组和窦性组患者 (P<0.01) ;窦性组和房颤组LVEF均明显低于对照组 ( (P<0.01) , 房颤组LVEF低于窦性组 (P<0.05) 。与对照组比较, 窦性组与房颤组二维超声所测得的LA明显增大 (P<0.01) , 房颤组LA大于窦性组 (P<0.05) 。见表1。

与对照组比较, a P<0.01;与窦性组比较, b P<0.05, c P<0.01

2.2 STI分析左房应变率的比较

与对照组相比, 窦性组的SR曲线峰值SRS均降低 (P<0.05) ;SRA明显降低 (P<0.01) ;侧壁的基底段、中间段、房顶段的SRE明显降低 (P<0.01) ;房间隔的基底段、中间段、房顶段的SRE降低 (P<0.05) 。房颤组SR曲线峰值SRS、SRE、SRA都明显降低 (P<0.01) 。与窦性相比较, 房颤组侧壁、房间隔的基底段及房间隔房顶段的SRS明显降低 (P<0.01) , 侧壁中间段、房顶段, 房间隔的中间段的SRS降低 (P<0.05) , 侧壁、房间隔的基底段及房间隔房顶段的SRE降低 (P<0.05) 。见表2。

与对照组比较, a P<0.05, b P<0.01;与房颤组比较, c P<0.05, d P<0.01

2.3 RT-3DE检测左心房容积参数的比较

与对照组相比, 窦性组和房颤组的LAVmax、LAVmin均明显增大, LAEF明显减小 (均P<0.01) 。与窦性组相比, 房颤组的LAVmax、LAVmin明显增大 (P<0.01) , LAEF无差异。见表3、图1。

与对照组比较, a P<0.01;与窦性组比较, b P<0.01

3 讨论

左心房主要有管道、助力泵和储存器3个功能。管道功能是指在心室舒张早期血液从肺静脉经过左心房流入左心室, 左心房类似一个通道。助力泵功能是左心室舒张晚期左心房壁的缩短运动, 反映左心房壁的主动收缩能力。储存器功能是左心室收缩期左心房壁的被动拉伸运动, 反映心房舒张期的充盈。Inaba等[2]提出左心房在应变率曲线上, SRS反映储存器功能, SRE反映管道功能, SRA反映助力泵功能。应变率成像技术是在组织多普勒技术基础上发展起来的一种新的无创检查技术, 不受心脏整体运动和相邻节段牵拉的影响, 比组织多普勒速度测量更有价值, 较速度等参数更能代表心肌活动的内在力学特性, 更能真实反映心肌的功能状态[3]。国外有关左心房壁的应变及应变率研究结果[4,5]显示:STI对心房肌长轴方向的形变的定量评价具有可行性, 认为STI能够促进对左心房病理生理学进一步的认识。Kim等[6]研究证明, 用测得的心房肌应变及应变率评估心房功能是可行的、有效的、重复性高的。RT-3DE在测量上不依赖于几何模型假设, 实时采集、实时分析, 因此其结果比二维超声更接近真实值。左房的功能由左房容积及左房射血分数表示, 这已得到大家的广泛认可[7]。风湿性心脏病二尖瓣狭窄时左心房压力增高, 使左心房的泵功能即使在窦性节律下对心室充盈的贡献减少, 这引起左心房应变显著下降, 左心房逐渐扩大[8]。风湿性心脏病合并房颤可使左房进行性扩大, 左房心肌进一步受损, 引起左房收缩和舒张功能的减退。国外研究已证实左房大小与房颤的发生密切相关[9,10]。左房功能在房颤早期呈代偿状态, 长期的代偿则导致左房负荷过重, 左房重构, 功能下降[11]。

本研究应用STI技术分析风湿性心脏病二尖瓣狭窄患者左心房各节段局部收缩和舒张功能, 并结合实时三维成像技术全面综合评价二尖瓣狭窄患者左心房的整体收缩功能。研究发现, 病例组较对照组左心房各节段舒张早期的SRE均降低, 提示左心房管道功能减退, 考虑是由于二尖瓣狭窄导致左心室舒张早期血液从肺静脉经过左心房进入左心室受阻所致。因此左心房代偿性作功增加, 最终导致左心房增大, 从而左心房解剖及电生理结构也随之发生改变, 常见的临床表现即为房颤。本研究中与对照组相比, 病例组左房各节段SRA测值均降低, 并且降低的幅度较SRE和SRS更明显, 提示左心房主动收缩功能降低更有意义。病例组中, 房颤组的SRS测值较窦性组降低, 提示房颤时左房助力泵功能消失的同时储备功能也同样受到损害, 这与Mori等[12]的研究结果一致。RT-3DE的结果显示, 与对照组相比病例组的LAVmin增大, 提示风湿性心脏病二尖瓣狭窄患者收缩期左心房储备功能减低。房颤时左房扩大更为严重, 左心房结构重建, 心房肌病变更明显, LAVmin增大也更明显。病例组中LAEF测值明显降低, 说明左房主动收缩功能明显降低。房颤组和窦性组患者的LAEF比较差异无统计学意义。另外还发现心房舒缩功能的改变与心室舒缩功能的改变是一致的, 与吴红宁等[13]的研究结果一致。

本研究尚存在一定的局限性:样本量不够大;病例中多数为二尖瓣狭窄中度及重度的患者, 左心房形态的改变已比较明显;STI测值的重复性有待提高, STI技术也有其局限性, 当然RT-3DE技术的应用能弥补部分STI的局限。