运动员心脏左室壁面剪切力线下分析方法与设备与流程

本发明属于运动员心脏测试，尤其是一种运动员心脏左室壁面剪切力线下分析方法与设备。

背景技术：

1、长期规律的体育锻炼诱导心脏结构和功能的改变，是对运动期间血流动力学需求增加的适应性反应，这种复杂的适应性心脏重构被称为运动员心脏，包括心室尺寸和心肌质量的平衡增大，并伴随搏出量的增加和静息心率的降低。然而，运动员心脏适应长时间高强度运动引起的几何结构变化可能是不均匀的，导致局部壁面剪切力的特异性改变，探究运动员心脏壁面剪切力的特征与训练负荷相关性的意义重大，可以根据运动员心脏的具体情况制定更加合理的训练计划。

2、心肌造影、核磁共振、超声心动图粒子成像测速等在检测心肌损伤和心肌纤维化等方面具有精准特性，但复杂的检测手段、昂贵的检测费用，以及侵入性检测方式难以实现快速便捷的运动员医务监督。

3、经胸超声心动图检查是常用的检查手段，经胸超声心动图检查设备自带的软件也能够进行超声心动图的分析，但是经胸超声心动图检查设备(超声设备lisendo880和ust-52105心脏探头)大都采用进口设备，价格高昂，各个实验室、研究所或医务室配置数量有限，在利用经胸超声心动图检查设备进行图像分析时不能进行其他操作，影响设备的利用效率，且每台设备只能够对一组数据进行分析，匹配软件仅授权于一台电脑，无法实现批量化处理分析，分析效率不够高。

4、申请人提交的发明专利申请cn202210778592.4-运动员心脏左室内相对压力无创测量方法以及cn202210767746.x-matlab用于运动员心脏左室相对压力差分析的方法公开了采用胸超声心动图检查和血流向量成像(vfm)技术得到超声心动图以及心脏参数，并利用matlab进行线下分析，可以快速、高效获取运动员心脏左室相对压力差，但并未公开将该技术应用于运动员心脏左室壁面剪切力测量。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种运动员心脏左室壁面剪切力线下分析方法与设备，降低测量成本，提高测量效率，可以对运动员进行批量化测量，使得常规的体育训练中心能够实施。

2、为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：运动员心脏左室壁面剪切力线下分析方法，包括

3、s1、获取经胸超声心动图检查图像以及检测数据；

4、s2、利用血流向量成像技术配置和存储左心室二腔心、三腔心和四腔心处的二维彩色多普勒图像；

5、s3、在等容舒张期p0的二维彩色多普勒图像上手动设置心内膜边界，并自动追踪其余帧的心内膜边界，确定分析区域；

6、s4、导出各个时相下左心室二腔心、三腔心和四腔心的壁面剪切力图像以及数据；

7、s5、分别以二腔心、三腔心和四腔心的中心为坐标原点构建xy坐标系，y轴将二腔心、三腔心和四腔心分割为左半部分和右半部分，再采用两根水平分割线分别将左半部分和右半部分三等分，从而将二腔心、三腔心和四腔心划分为18个节段；

8、s6、获取18个节段的壁面剪切力的均值、最小值和最大值；

9、s7、以二腔心、三腔心和四腔心共18个节段为整体，统计分析舒张期三个时相的壁面剪切力特征；以三腔心6个节段为整体，统计分析收缩期三个时相的壁面剪切力特征。

10、进一步地，步骤s3中，手动设置心内膜边界后，追踪连续n个心动周期的心内膜边界，n大于或等于2；

11、步骤s4中，导出每个心动周期的各个时相下左心室二腔心、三腔心和四腔心的壁面剪切力图像以及数据；

12、步骤s6中，获取每个心动周期的18个节段的壁面剪切力的均值、最小值和最大值，并计算平均值。

13、进一步地，n＝3。

14、进一步地，步骤s3至s7在matlab中进行。

15、进一步地，步骤s1中，检测数据包括升主动脉内径、主动脉根部、左房内径、右室内径、舒张末期室间隔厚度、左室舒张末期内径、舒张期左室后壁厚度、左室收缩期内径、主肺动脉内径、左室舒张末容积、左室收缩末容积、左室射血分数、左室缩短分数、舒张早期和舒张晚期二尖瓣峰值血流速度、舒张早期和舒张晚期二尖瓣峰值血流速度比值、主动脉峰值流速、肺动脉峰值流速、左室每博输出量，并计算相对室壁厚度、左心室质量、左心室质量指数和心指数。

16、用于上述运动员心脏左室壁面剪切力线下分析方法的设备，包括数据获取设备和分析设备；所述数据获取设备用于实现步骤s1和s2；所述分析设备用于实现步骤s3至s7。

17、进一步地，数据获取设备为搭载s-121超宽频相控阵心脏探头的超声设备lisendo880。

18、进一步地，所述分析设备具有matlab软件，步骤s3至s7在matlab软件中进行。

19、本发明的有益效果是：1、本发明通过将左心室壁划分为18个节段，对18个节段分别进行壁面剪切力的获取和分析，能够得到各节段左心室壁面剪切力大小、规律等特征，更加细致地掌握左心室壁各部位的壁面剪切力，可以更加准确地判断心脏状态，从而制定合理的训练计划，防止运动员过渡训练而导致心脏异常重构。

20、2、传统的心脏左室壁面剪切力是在经胸超声心动图检查设备上进行，分析时不能进行其他操作，且一次性只能够对一组数据进行分析，效率低下。本发明中，采用经胸超声心动图检查设备获取经胸超声心动图检查图像以及检测数据，并利用经胸超声心动图检查设备自带的系统进行血流向量成像技术配置和存储左心室二腔心、三腔心和四腔心处的二维彩色多普勒图像，然后即可将二维彩色多普勒图像和检测数据导出至线下分析设备，利用线下分析设备进行心脏左室壁面剪切力的获取和分析。线下分析设备进行分析时，经胸超声心动图检查设备可以对下一个运动员进行检查，提高检查频次，从而提高检查效率。此外，线下分析设备采用matlab软件，可以实现批量化分析，进一步保证分析效率。

技术特征：

1.运动员心脏左室壁面剪切力线下分析方法，其特征在于，包括

2.如权利要求1所述的运动员心脏左室壁面剪切力线下分析方法，其特征在于，步骤s3中，手动设置心内膜边界后，追踪连续n个心动周期的心内膜边界，n大于或等于2；

3.如权利要求2所述的运动员心脏左室壁面剪切力线下分析方法，其特征在于，n＝3。

4.如权利要求1所述的运动员心脏左室壁面剪切力线下分析方法，其特征在于，步骤s3至s7在matlab中进行。

5.如权利要求1所述的运动员心脏左室壁面剪切力线下分析方法，其特征在于，步骤s1中，检测数据包括升主动脉内径、主动脉根部、左房内径、右室内径、舒张末期室间隔厚度、左室舒张末期内径、舒张期左室后壁厚度、左室收缩期内径、主肺动脉内径、左室舒张末容积、左室收缩末容积、左室射血分数、左室缩短分数、舒张早期和舒张晚期二尖瓣峰值血流速度、舒张早期和舒张晚期二尖瓣峰值血流速度比值、主动脉峰值流速、肺动脉峰值流速、左室每博输出量，并计算相对室壁厚度、左心室质量、左心室质量指数和心指数。

6.用于权利要求1、2、3、4或5所述运动员心脏左室壁面剪切力线下分析方法的设备，其特征在于，包括数据获取设备和分析设备；所述数据获取设备用于实现步骤s1和s2；所述分析设备用于实现步骤s3至s7。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，数据获取设备为搭载s-121超宽频相控阵心脏探头的超声设备lisendo880。

8.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述分析设备具有matlab软件，步骤s3至s7在matlab软件中进行。

技术总结
本发明涉及运动员心脏左室壁面剪切力线下分析方法与设备，包括S1、获取经胸超声心动图检查图像以及检测数据；S2、利用血流向量成像技术配置和存储左心室二腔心、三腔心和四腔心处的二维彩色多普勒图像；S3、在等容舒张期P0的二维彩色多普勒图像上手动设置心内膜边界，并自动追踪其余帧的心内膜边界；S4、导出数据；S5、将二腔心、三腔心和四腔心划分为18个节段；S6、获取18个节段的壁面剪切力的均值、最小值和最大值；S7、统计分析舒壁面剪切力特征。本发明能够更加细致地掌握左心室壁各部位的壁面剪切力，可以更加准确地判断心脏状态，从而制定合理的训练计划，防止运动员过渡训练而导致心脏异常重构，此外，本发明的分析效率得到提升。

技术研发人员：张剑梅,杨萍,张瑞平,蒋璐
受保护的技术使用者：国家体育总局运动医学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22