《基於時空稀疏源的無創心臟電生理功能成像研究》是依託浙江大學，由壽國法擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於時空稀疏源的無創心臟電生理功能成像研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：壽國法
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
心臟電生理功能成像是一種新的心臟信息成像模態，它基於體表測量到的心電或者心磁信號，無創反演心臟的電生理功能信息，從而直接呈現心臟的狀態。它可廣泛套用於心臟功能的評估，以及心臟疾病的診斷和治療。結合心臟電生理存在的時空稀疏性表現特徵，本課題將開展基於時空稀疏源的心臟電生理功能成像研究。本項目的研究內容包括：1、惠特尼型有限元方法計算心電磁場，克服節點型有限元方法中偶極子源奇異性等問題；2、基於稀疏性分布特徵，通過時空稀疏變換，結合偶極子源、心外膜電位源和透壁電位源，建立相應的心臟時空稀疏源模型；3、基於混合L1-L2範數正則化方法和疊代重加權等最佳化算法，實現對心臟時空稀疏源的準確重建；4、心肌缺血疾病的定位試驗驗證基於時空稀疏源的心臟電生理功能成像有效性。本項目的研究為心臟電生理功能成像的研究提供新方法和新思路，將進一步提高其成像的精度和速度，推動其早日實現實用化和臨床化。
結題摘要
心臟電生理功能成像是一種新的心臟信息成像模態，它基於體表測量到的心電或者心磁信號，無創反演心臟的電生理功能信息，從而直接呈現心臟的狀態。它可廣泛套用於心臟功能的評估，以及心臟疾病的診斷和治療。本項目通過結合心臟電生理信息內在的時空稀疏性特徵，提出了相應的心臟時空稀疏源模型用於心臟電生理功能信息的反演。同時本項目也開展了心臟模型最佳化仿真研究，探索了有關於心臟疾病和層纖維細胞的相關作用機制。主要研究內容包括：（1）惠特尼型有限元方法實現心電場的數值計算，克服節點型有限元方法中偶極子源奇異性等問題；（2）基於稀疏性分布特徵，提出了心臟向量模型和小波壓縮的心臟時空稀疏源模型；（3）提出了一個新型變分運算元用於有效獲取心臟等效雙層源的空間稀疏性特徵，並與L1範數正則化和疊代重加權範數算法相結合，實現了對心臟電生理信息的準確重建；（4）提出了基於最大間隔聚類算法（Maximum Margin Clustering，MMC）和支持向量回歸算法相結合的混合回歸模型(MMC-SVR)用於求解心電逆問題，研究結果表明，基於聚類分析和支持向量回歸算法相結合的方法能夠有效地減少回歸模型的訓練時間，提高回歸模型重構心臟表面心肌跨膜電位分布的精度；（5）在心臟建模仿真方面，構建了人的心房模型，基於犬的心肌細胞模型探索了心肌細胞內CaMKII上調和SR Ca2+電流對心衰的影響和層纖維細胞對電力學的影響等；（6）設計了基於計算機仿真的心肌缺血定位試驗，驗證了基於時空稀疏源的心臟電生理功能成像所提供電生理信息的準確性。本項目為心臟電功能成像反演問題的研究探索了新方法，提高其成像的速度和精度，推動其向臨床化和實用化的方向發展。
