面向无注释心脏相位检测的 orientation-robust 潜在运动轨迹学习——基于胎儿超声心动图的应用
图像与视频处理
2026-02-09 v1 计算机视觉与模式识别
摘要
胎儿超声心动图对于检测先天性心脏病（CHD）、促进妊娠管理、优化分娩计划以及及时新生儿干预至关重要。在标准成像平面中，四腔（4CH）视图提供了全面的 CHD 诊断信息，医生需仔细检查心室舒张期（end-diastolic, ED）和心室收缩期（end-systolic, ES）以评估心脏结构和运动。因此，自动检测这些心脏相位是实现完全自动化 CHD 分析的关键组成部分。然而，在缺乏胎儿电心图（ECG）的情况下，手动识别 ED 和 ES 帧仍然是一座浩浩荡荡的瓶颈。我们提出 ORBIT（Orientation-Robust Beat Inference from Trajectories，orientation-robust 拍摄推断），一个在各种胎儿心脏位置下无需手动注释即可识别心脏相位的自监督框架。ORBIT 采用配准作为自监督任务，学习心脏变形的潜在运动轨迹，其转折点捕捉心脏舒张与收缩之间的转换，从而实现对 ED 和 ES 帧在不同胎儿位置下的准确且 orientation-robust 定位。该模型仅在常规胎儿超声心动图视频上训练，即可在常规（ED MAE = 1.9 帧，ES MAE = 1.6 帧）和 CHD 案例（ED MAE = 2.4 帧，ES MAE = 2.1 帧）上实现一致的性能，超越了受固定 orientation 假设限制的现有无注释方法。这些结果凸显了 ORBIT 直接从 4CH 胎儿超声心动图中实现稳健心脏相位检测的潜力。
引用
@article{arxiv.2602.06761,
title = {Orientation-Robust Latent Motion Trajectory Learning for Annotation-free Cardiac Phase Detection in Fetal Echocardiography},
author = {Yingyu Yang and Qianye Yang and Can Peng and Elena D'Alberti and Olga Patey and Aris T. Papageorghiou and J. Alison Noble},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.06761},
year = {2026}
}
备注
Preprint, Submitted to a journal