心电图与心电向量图分层处理的技术方法及效果例析*

2014-11-10于小林

实用医药杂志 2014年1期

张帆，于小林，谷方

心电图(ECG)和心电向量图(VCG)是以线条或泪点为主要组成的医学图像。多属于位图，但具备矢量图的外观特性，是医学图像处理中的难点。临床心电学界的技术和学术交流的主要形式是临床图片，对其清晰度、对比度和保真度均有很高的要求。但是在实际工作中，限于各种因素，在资源的收集和图的拍摄所获得的数字图片，存在着线(点)模糊难辨等问题，严重地影响了学术交流和医学教学。用计算机分层图片处理技术将这类图片美化，将大大提高阅者对图的理解和认识。

分层图形处理技术是将ECG或VCG作为图片被处理对象，载入具备图层功能的计算机图片处理软件中进行美化的过程。常用的计算机软件有:adobe photoshop PS、adobe illustrator AI和SAI等。PS应用最为普遍，图形处理效果良好;AI擅长处理线图和点图，容易获得优质的图形处理效果;SAI是著名的手绘软件，也以线图描绘为特长，并且占用资源低，但医学应用不及前者普遍。诸多分层图形处理软件中掌握其中一种即可。若在图片处理中结合其它简单的平面图软件(画图板，美图秀秀)等，可使图形处理快捷简便。

例1 心电图网格背衬清晰，但心电图主体线条不清晰甚至断线，见图1A。

这类图片在临床中最常见。主要因为有些热敏心电图纸描记的心电图保存一定时间后会出现不同程度的线条褪色，在褪色前未及时进行拍摄保存所致。图形处理目的主要是突出心电图的主体线条。由于原图中已经出现明显的断线部分，因此不能仅仅做图形的线条加粗处理，而需要重新描线。这类图片虽然可采用单图层线条加粗方法，但在线条的绘制过程中，如果出现重影等情况需要修改图片时，往往容易对背衬的网格坐标形成损伤，处理起来不及分层上手。用分层处理时，将原片放在底层，在新增一层上以原图心电图线为基准，通过描线的方式覆盖纤细断线的原图，绘制过程可方便地进行修改，不会影响到原图。绘制完成后还可调整原图的亮度/对比度与前景心电图线条主体达成最佳配合，然后合并图形保存，以便日后调用。处理后的效果见图1B。

图1 心电图主体线条不清晰甚至断线

例2 心电图网格背衬过度粗重，使心电图主体线条不突出(图2A)。

这类图片多见于以往文献中胶片翻拍制版技术的附图，其中外文文献占较大的成分。虽然图片陈旧古老，但学术价值高，交流意义大。处理该类图片的思路是，将原片设为底层，调大图片的亮度使网格坐标背衬达到合适的亮度，在新增一层上以原图的心电图线条为基准进行描线，然后调整线条位置和修改底层原图消除重影，调节底层亮度/对比度使之与前景心电图线条主体达成最佳配合，合并图层并保存。处理后的效果见图2B。

图2 心电图背衬过粗重，主体线条不突出处理前后

例3 心电图背景网格不清，或无网格，但主体线条清晰，见图3A。

与心电图线条主体相比，网格坐标的绘制费时费工。鉴于该部分属于具有共性的参考计量图形，完全可用清晰的坐标网格图取而代之而无需重新绘制，但需要将一备好的网格坐标图置于底层。由于心电图主线清晰可用，因此图片的分层处理非常简单:将原图调入网格坐标底层图的上层，调整透明度使底图的网格线与上层图的背景网格线都清晰可见，调整底图或上层图使得两图的网格大小一致。这点非常重要，保证新换的清晰网格坐标与原图大小一致。回到上层原图，将透明度调回，然后用亮度/对比度调节去除不清晰的网格背景，同时增粗增黑心电图主线条。通过魔术橡皮擦除白色背景，剪裁、合并图层得到图3B的效果。

图3 心电图背景网络不清或无处理前后

这种图形处理方法同样适用于没有网格背景的心电图片。在与原图进行坐标校对时，可考虑采用图片提供的定标电压的方法，如:增益定标为10mm/mV时，原图定标电压的大小即网格坐标的10 mm。振幅校对后纸速也随之校正完毕。

例4 抓屏心电图。抓屏心电图是临床上最多获取图片资料的方法之一。其优点是方便快捷，图形固定，但缺点也显而易见，一是部分软件作图界面采用暗背景，二是图形有马赛克失真(图4A)。图形虽然勉强能进行学术交流，但距离高质量图形的印刷出版要求尚有较大的差距。图1A要通过线条的重绘提取心电图主体，然后在其底层附加清晰的网格坐标图，其大小要严格与屏幕截图进行校对;如果是纸质效果的抓屏图，处理方法可参见本文例1的方式，在原图上方建立新图层并重新描绘心电图主体线条即可，注意严格避免上下层重影的问题。图4B是处理后的效果。

图4 抓屏黑背景心电图处理前后

在所有介绍过的分层图形处理方法中，图4A最复杂。既有心电图主体线条的重绘，也有网格坐标背景图的更换。但是这种方法应用最广泛，图形效果也最好，几乎所有有问题的心电图片都可应用此方法进行处理。

例5 抓屏心电向量图(图5A)。与心电图不同的是，心电向量图是以泪点的房室显示图形的主体，辅以圆形网格坐标背景图。由于心电向量图必须采用XY平面绘图技术，因此软件几乎都在通用计算机上运行，抓屏图成为获取图像的简便常用的方法。

抓屏心电向量图可在简单的单层图形处理软件环境下进行［1］，但这种图形的效果摆脱不了暗色背景的限制。若要获得干净漂亮的纸质图形效果，必须使用分层图片处理方式。图5A的图形处理方式雷同于图4A，也是采用VCG主体泪点图的提取加网格坐标背景图的更换。新加的网格背景图在坐标上应与原图进行校对，以保证测量尺度在图形处理后与处理前相一致。心电向量图的泪点绘制不同于心电图的线规描绘，而是在画点的基础上，再画尾线。描绘的相关原则是，原图的泪点越密集，绘点直径越小，相反，泪点越疏松，绘点直径越大。尾线的原则也是随着泪点的疏密程度而定，疏松时尾线长，密集时尾线短或无尾线。抓屏心电向量图的分层处理效果见图5B。

图5 抓屏心电向量图处理前后

例6 窦性早搏的教学示意图制作。教学示意图不同于学术交流的医学图片，是用直观易懂的图形阐述所要表达的知识内容，因此可以使用虚拟图形来表达所要讲述的内容。窦性早搏是临床上罕见的心律失常，其描记需要严格的屏气后排除呼吸性窦不齐的基础上获得，取得真图临床机会不多。可使用正常心电图段(图6A)作为素材，根据窦性早搏的形成原理和心电图表现特点，经过分层图形处理后获得(图6B)。由于要对基本心电图图形进行加工处理，所选素材最好是没有网格背景的裸图，所需示意的心电图主体线条图加工完毕后，配上网格坐标背景图即成。这里，示意图的网格背景仅仅用作衬托效果，不做严格认真的定量测算分析，所以无需校对，但大体范围应该符合心电图的描记常规，以适合学者的观察与浏览。窦性早搏的图形制作较容易。将第3个心搏后的整段心电图选区后，向前平移整个选区图段，掩盖部分基线后与前一搏心电图的T波结束点后进行对接，略作图处理去除交界痕迹后即成。