高精度三维无创心电功能成像中的若干关键问题研究

Noninvasive electrocardiographic imaging is a new model of imaging which can noninvasively image the activity of epicaridal potentials and the condition of heart. It helps to precisely diagnose heart diseases and therefore is important to clinical routine and physiology. Inverse problem of ECG based on epicardial potentials is one of main noninvasive electrocardiographic imaging. However, ill-posedness in inverse problem of ECG and the suboptimal local solution make such imaging technology hard to use in clinical routine. In order to attack above problems, this project will use convex relaxation in the inverse problem of ECG based on measured heart-torso model and body surface potentials data. To the drawback of ill-posedness, we will propose a L0-norm based regularization combined the low-rank property of the measure data. Finally, measured epicardial potentials data will be used to verify the correction of our methods. With the success of this project, it will reduce the numerical model error and achieve more precise reconstructed potentials. This project will build a new stable noninvasive electrocardiographic imaging and therefore has a great significance to the clinical diagnosis and application.

无创心脏电功能成像是一种新的成像模式,能够无创地对心脏表面的电活动进行成像,清晰展现心脏内部电生理情况,准确诊断心脏疾病，具有重要的临床意义和生理意义。基于心外膜电位分布的心电逆问题是一种主要的心脏电功能成像的方法。但是心电逆问题固有的不适定特性以及其数值模型的不确定性，使得这一成像技术难以进入临床应用。针对以上问题，本项目拟以临床三维心脏-躯干模型与心电数据为研究对象，采用凸松弛方法对数值模型进行凸优化，研究和分析凸优化模型的准确性及其参数的敏感性；通过分析体表数据的低秩特性，采用结合低秩约束的L0范数正则化方法，克服不适定问题对结果的影响；最后采用临床真实心电数据对提出的方法进行定量分析与验证。项目预期将降低逆问题模型解的错误率，提高心电重建结果的精度和稳定性，建立一套准确稳定的心电功能成像技术。项目的研究成果对于从心脏电生理角度分析诊断心脏疾病具有重要意义，为应用于临床进行有益的实践

无创心脏电功能成像是一种新的成像模式，能够无创地对心脏表面的电活动进行成像，清晰展现心脏内部电生理情况，准确诊断心脏疾病，具有重要的临床意义和生理意义。基于心外膜电位分布的心电逆问题是一种主要的心脏电功能成像的方法。但是心电逆问题固有的不适定特性以及其数值模型的不确定性，使得这一成像技术难以进入临床应用。针对以上问题，本项目以临床三维心脏-躯干模型与心电数据为研究对象，采用凸松弛方法对心电逆问题数值模型进行凸优化分析，研究和分析凸优化模型的准确性及其参数的敏感性；通过分析体表数据的低秩特性，采用结合低秩约束的L0范数正则化方法，克服不适定问题对结果的影响；最后采用临床真实心电数据对提出的方法进行定量分析与验证。项目实施过程中，提出了多种新颖的方法对心电逆问题进行求解，项目的研究结果显示，提出的方法有效地降低了逆问题模型解的错误率，提高心电重建结果的精度和稳定性，建立了一套准确稳定的心电功能成像技术。项目的研究成果对于从心脏电生理角度分析诊断心脏疾病具有重要意义，为应用于临床进行了有益的实践。