Dissertação

{en_GB=Towards echocardiographic strain imaging of the mitral valve leaflets using block matching approaches} {} EVALUATED

{pt=A regurgitação valvular mitral, nomeadamente a secundária, é o segundo tipo de doença valvular mais prevalente no mundo. A ecocardiografia tornou-se no exame imagiológico mais adequado ao seu diagnóstico. Contudo, devido às particularidades na sua avaliação e quantificação, são necessários mais avanços tecnológicos ao equipamento atualmente disponível para assegurar uma avaliação mais precisa da função valvular. O objetivo deste estudo foi investigar o desempenho de técnicas atualmente emergentes no ramo, nomeadamente as de speckle tracking bidimensional (2D), no estudo e avaliação da cinemática e deformações dos folhetos da válvula mitral ao longo do ciclo cardíaco, realçando as suas principais vantagens e limitações. Vários algoritmos de block matching, quer os tradicionais, quer outros mais robustos baseados em otimização, frequentes em speckle tracking, foram implementados. Uma metodologia para a criação de imagens sintéticas foi ainda desenvolvida, para permitir a validação e análise dos métodos propostos. Ao estudar o desempenho de cada algoritmo recorrendo às imagens sintéticas, concluiu-se que uma abordagem de block matching baseada em otimização foi a mais adequada para analisar movimentos complexos como o de flexão, semelhante ao dos folhetos da válvula mitral nos momentos cruciais do ciclo cardíaco. Todavia, as estimativas de deformação devolvidas por esses algoritmos estão extremamente dependentes da resolução do campo de deslocamentos obtido, tendo então apenas um caráter qualitativo. Ao analisar imagens de ecocardiografia reais, confirmaram-se os resultados obtidos, salientando-se ainda as dificuldades do algoritmo em captar maiores deslocamentos dos folhetos e a sua dependência da qualidade de imagem e número de imagens estudado., en=Mitral regurgitation, namely secondary mitral regurgitation, is the second most prevalent type of valvular heart disease worldwide. Quantitative two-dimensional (2D) echocardiography has become the most suitable imaging modality for diagnosing such diseases. Nevertheless, due to its particularities in evaluation and quantification, further improvements in current echocardiographic equipment are needed to ensure a more accurate assessment of valvular function. The goal of this study was to investigate the performance of currently emerging techniques in this field, namely 2D speckle tracking techniques, in understanding and quantifying mitral valve leaflets’ kinematics and strains throughout the cardiac cycle, spotting their main advantages and limitations. Several motion tracking techniques based on standard and more robust optimization-based block matching algorithms, commonly used when performing speckle tracking, were implemented. Besides, a framework for the generation of synthetic images was developed in order to allow the validation and assessment of the proposed methods. When examining each algorithm’s performance carefully using the generated synthetic images, the results show that an optimization-based block matching approach was the most suited for addressing complex motion patterns, as the bending-like behaviour of the mitral leaflets during the key-events of the cardiac cycle. However, the deformation estimates returned by this algorithm are highly dependent on the resolution of the displacement field obtained, therefore providing only qualitative information. When analysing real echocardiographic images, such findings are corroborated, emphasizing the difficulties of the algorithm in capturing wider displacements of the leaflets and its dependence on the image quality and the number of frames analysed.}
{pt=Válvula mitral, deformação imagiológica, speckle tracking, estimativa de movimento, block matching, ecocardiografia., en=Mitral valve, deformation imaging, speckle tracking, motion estimation, block matching, echocardiography.}

Outubro 22, 2020, 9:30

Orientação

ORIENTADOR

João Orlando Marques Gameiro Folgado

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado

ORIENTADOR

Carlos Miguel Fernandes Quental

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar Convidado