本發(fā)明屬于影像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于前瞻式心電門控的小鼠心臟成像系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

micro-ct作為針對小動物的醫(yī)學成像系統(tǒng)，相較于傳統(tǒng)醫(yī)用ct具有成像分辨率高的特點，空間分辨率可以到達微米級，同時其重建精度相較于傳統(tǒng)醫(yī)用ct也更高。micro-ct成像對心臟成像具有重要意義，而傳統(tǒng)的micro-ct成像存在一些問題：由于使用了門控技術(shù)進行投影數(shù)據(jù)的分時相提取，傳統(tǒng)的動態(tài)micro-ct系統(tǒng)存在每次觸發(fā)光源只能采集一張圖像的問題，這樣導(dǎo)致了采集速度過慢，大大增加了x射線的曝光量并降低了效率；采集時間的縮短意味著曝光時間減少，從而圖像的對比度較低，降低了重建結(jié)果的信噪比。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：傳統(tǒng)的micro-ct成像存在采集速度過慢，大大增加了x射線的曝光量并降低了效率；圖像的對比度較低，降低了重建結(jié)果的信噪比。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于前瞻式心電門控的小鼠心臟成像系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種基于前瞻式心電門控的小鼠心臟成像系統(tǒng)，所述基于前瞻式心電門控的小鼠心臟成像系統(tǒng)包括：

前端心電信號采集模塊，用于獲取ct圖像采集時的小鼠實時心跳信息；

dsp信號處理板卡，通過獲取小鼠的心電信息來產(chǎn)生觸發(fā)電平，并觸發(fā)x射線探測器完成小鼠投影圖像的采集；

micro-ct醫(yī)學影像采集系統(tǒng)，通過rs232與dsp信號處理板卡連接，用于對待掃描物體按360度掃描多個斷面，用于對360個投影數(shù)據(jù)進行重建。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述基于前瞻式心電門控的小鼠心臟成像系統(tǒng)的基于前瞻式心電門控的小鼠心臟成像方法，所述基于前瞻式心電門控的小鼠心臟成像方法包括：以下步驟：

步驟一，將小鼠置于載物臺上，位于x光源和x射線探測器之間，所需成像區(qū)域置于探測器有效視場之內(nèi)，將雙極導(dǎo)聯(lián)的前端插入小鼠左前肢及右后肢肌肉組織內(nèi)，銀針末端與紐扣式心電導(dǎo)聯(lián)接頭相連；

步驟二，雙電極導(dǎo)聯(lián)接入心電采集模塊，固定于小鼠后側(cè)，處于x射線探測器有效視場外，心電模塊的模擬輸出端接入dsp信號處理板卡的ad轉(zhuǎn)換輸入接口；

步驟三，dsp信號處理板卡的ad轉(zhuǎn)換模塊接收模擬心電信號輸入，并記錄小鼠心電信號模擬輸入量的最大電位值，將數(shù)值產(chǎn)生的時刻作為小鼠心臟搏動的最舒張時刻，并在測得接近這個最大值的時刻產(chǎn)生一個由0到1的ttl電平變化，高電平應(yīng)持續(xù)超過2ms，達到所需觸發(fā)x射線探測器的最短維持時間；

步驟四，dsp信號處理板卡的通過ad轉(zhuǎn)換模塊判斷小鼠心電信號兩次波峰之間的時間，并按照探測器所需積分時間判斷出小鼠心臟搏動的一個完整周期內(nèi)應(yīng)獲取的運動相位個數(shù)；

步驟五，根據(jù)步驟四所得到的單周期相位個數(shù)確定pc機對x射線探測器的配置參數(shù)，配置探測器的單幀曝光時間、圖像序列總幀數(shù)、binning參數(shù)、探測器觸發(fā)模式、探測器掃描模式；

步驟六，啟動micro-ct系統(tǒng)的轉(zhuǎn)盤使能，開始捕捉小鼠心跳信號，在小鼠心電r峰處由dsp信號處理板卡向x射線探測器發(fā)出觸發(fā)信號，完成單角度下的投影數(shù)據(jù)采集；

步驟七，在每個角度采集完畢之后由計算機控制大盤旋轉(zhuǎn)一個角度，之后重復(fù)進行步驟六中的操作，直至360個角度的投影數(shù)據(jù)都采集完畢。

進一步，所述步驟四中具體關(guān)系如下：

單周期相位個數(shù)＝心跳周期/單張投影積分時間。

進一步，采用硬件外觸發(fā)工作模式來控制x射線探測器進行圖像采集，由dsp信號處理板卡產(chǎn)生短時間高電平，并輸入x射線探測器的syncin接口；x射線探測器在接收來自dsp信號處理板卡的觸發(fā)請求后，經(jīng)過一個不固定時間段之后開始進行圖像采集，并將采集結(jié)果放于緩存中；在一個角度完成整個心臟運動周期的投影圖像序列采集之后，計算機將緩存中的數(shù)據(jù)取出，并進行解碼保存，并按照掃描角度和運動狀態(tài)進行編號，保存于計算機中。

進一步，數(shù)據(jù)采集完畢之后，按照所保存的smv文件定義，將每個角度所采集的數(shù)據(jù)進行拆分，按相位進行分組，即將360個smv文件中相同相位的投影數(shù)據(jù)提出，進行分組，進行單相位數(shù)據(jù)重建。

進一步，所述dsp信號處理板卡的信號處理方法包括：

步驟一，對dsp信號處理板卡進行初始化配置；

步驟二，進行模數(shù)轉(zhuǎn)換器的初始化工作以及相關(guān)工作方式的設(shè)置；將模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作頻率設(shè)置為標準工作頻率25mhz，接著將使能模數(shù)轉(zhuǎn)換器的時鐘；

步驟三，完成系統(tǒng)定時器timer0的配置工作；將timer0的工作頻率選為150mhz，timer0定時器的最小時間精度為1微秒，在次將定時器中斷時間間隔設(shè)定為1毫秒，系統(tǒng)計時器的中斷計數(shù)器可存儲32位長度的計數(shù)信息；

步驟四，進行cpu中斷使能，cpu將接受來自系統(tǒng)定時器的中斷請求，dsp信號處理板卡將不間斷地讀取串口接收區(qū)，判斷是否有來自dsp信號處理板卡的門控請求信號；當dsp信號處理板卡向dsp信號處理板卡發(fā)送門控請求時，dsp信號處理板卡端將針對請求信號做出響應(yīng)，啟動全局中斷；

步驟五，dsp信號處理板卡不斷地對串口接收區(qū)進行重復(fù)讀取，判斷是否有來自dsp信號處理板卡發(fā)送的伺服電機使能開關(guān)操作信號；

步驟六，在等待dsp信號處理板卡通過串口發(fā)送伺服使能操作信號的同時，dsp信號處理板卡全局中斷處于開啟狀態(tài)；當dsp信號處理板卡程序運行至中斷函數(shù)時，讀取gpio引腳的值，伺服電機不在關(guān)閉狀態(tài)，則跳出中斷函數(shù)，重新接受dsp信號處理板卡的請求；當伺服電機處于關(guān)閉狀態(tài)時，dsp信號處理板卡開始進行ad轉(zhuǎn)換，同時timer0中斷計數(shù)器自增；

步驟七，當dsp信號處理板卡系統(tǒng)復(fù)位之后，將利用最初的3秒鐘進行小鼠心電r波波峰數(shù)字量的判斷，dsp信號處理板卡不斷地進行ad轉(zhuǎn)換；

步驟八，當再次進入中斷函數(shù)之后，dsp信號處理板卡判斷ad的采樣值為r波波峰時，gpio01引腳將立刻被拉高，持續(xù)3毫秒，觸發(fā)x射線探測器進行投影數(shù)據(jù)的采集工作。

進一步，所述dsp信號處理板卡的探測器采集投影數(shù)據(jù)的解碼以及存儲方法包括：

第一步，對計算機的總線進行搜索；

第二步，搜索到x射線探測器之后，通過dexela1512型探測器實現(xiàn)對x射線探測器的配置；

第三步，進行伺服電機的配置，調(diào)用固高控制板卡自帶動態(tài)鏈接庫函數(shù)實現(xiàn)打開運動控制器，設(shè)置當前運動控制器的卡號并讀取運動控制器的系統(tǒng)時鐘；對電機的當前狀態(tài)加以判斷；

第四步，串口的配置，計算機通過rs232串口對x射線源進行配置，對x射線源的電流和電壓進行配置；

第五步，計算機通過串口與dsp信號處理板卡控制板相連；當動態(tài)仿體開始運動時，計算機進入等待狀態(tài)，串口緩沖區(qū)將不斷被檢查，是否有來自dsp信號處理板卡的信號；當dsp信號處理板卡端完成對動態(tài)仿體的運動周期捕獲時，將向串口寫入該周期值，并由計算機串口讀?。?/p>

第六步，由計算機對x射線探測器進行參數(shù)配置，參數(shù)包括投影序列幀數(shù)、單張投影曝光時間、探測器觸發(fā)方式以及高靈敏度/高動態(tài)工作模式選擇；

第七步，對x射線探測器一次觸發(fā)周期內(nèi)投影數(shù)據(jù)幀數(shù)的配置需要用到由dsp信號處理板卡門控單元反饋的小鼠心電信號周期參數(shù)；獲取到小鼠心電周期值后，將根據(jù)探測器單張投影數(shù)據(jù)的曝光時間對動態(tài)仿體進行運動相位的劃分，投影圖像序列數(shù)由小鼠心臟的機械運動周期除以x射線探測器單張投影數(shù)據(jù)曝光時間得到，投影圖像序列數(shù)即為小鼠心臟搏動的一個完整運動周期內(nèi)所劃分的運動相位個數(shù)；

第八步，進行x射線探測器觸發(fā)模式的選擇，將探測器設(shè)置為外部硬件觸發(fā)模式，由計算機控制探測器進入觸發(fā)等待狀態(tài)，接著將由dsp信號處理板卡門控單元完成探測器的觸發(fā)工作；

第九步，探測器將進入觸發(fā)信號的等待狀態(tài)，計算機軟件將顯示目前x射線探測器已捕獲到的圖像幀數(shù)，并快速刷新該參數(shù)；當探測器收到來自dsp信號處理板卡的外部觸發(fā)信號時，探測器開始按照配置的參數(shù)進行圖像采集，采集到的投影數(shù)據(jù)將通過cameralink高速傳輸線寫入計算機緩存；

第十步，當每次探測器被觸發(fā)并完成采集工作之后，檢查是否完成了小鼠心臟的360度數(shù)據(jù)采集，若沒有完成全部角度的采集工作，將由計算機軟件控制gts400運動控制卡，經(jīng)伺服電機驅(qū)動器實現(xiàn)micro-ct大盤的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為1度；當360度的圖像數(shù)據(jù)均采集完成之后，程序結(jié)束。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種安裝有所述基于前瞻式心電門控的小鼠心臟成像系統(tǒng)的micro-ct系統(tǒng)。

本發(fā)明的優(yōu)點及積極效果為：通過捕捉活體小鼠心電信息，提取小鼠心電信號的r波波峰，判斷小鼠心臟的機械運動相位，并且在相位下利用micro-ct成像技術(shù)對小鼠心臟部位進行投影數(shù)據(jù)序列采集，由此得到小鼠在每一個角度下的整個心臟機械運動周期內(nèi)的多個相位圖像，micro-ct采用“轉(zhuǎn)—停”掃描的模式進行工作，當360度投影圖像均采集完成之后，利用所有角度下的多相位圖像序列進行圖像重建，從而恢復(fù)出小鼠心臟在一個完整心跳周期內(nèi)的多個相位的重建圖像。利用了x射線探測器的投影圖像序列采集技術(shù)，使得在小鼠心臟的一個運動周期(即一個心跳周期)內(nèi)可以一次性采集到該心跳周期內(nèi)全部小鼠運動相位的投影圖像，取代了以前micro-ct的動態(tài)成像技術(shù)在一個心跳周期內(nèi)僅能采集一張投影圖像的方法，提高了系統(tǒng)工作效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的基于前瞻式心電門控的小鼠心臟成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、前端心電信號采集模塊；2、dsp信號處理板卡；3、micro-ct醫(yī)學影像采集系統(tǒng)。

圖2是本發(fā)明實施例提供的下位機程序設(shè)計的流程圖。

圖3是本發(fā)明實施例提供的對應(yīng)的上位機采集軟件的設(shè)計流程圖。

圖4是本發(fā)明實施例提供的micro-ct心電門控的探測器采集工作方式時序示意圖。

圖5是本發(fā)明實施例提供的基于前瞻式心電門控的小鼠心臟成像方法流程圖。

圖6是本發(fā)明實施例提供的利用門控技術(shù)所采集的數(shù)據(jù)進行的重建結(jié)果示意圖。

圖7是本發(fā)明實施例提供的沒有利用門控技術(shù)所采集的重建結(jié)果示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細的描述。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的基于前瞻式心電門控的小鼠心臟成像系統(tǒng)包括：

前端心電信號采集模塊1，用于獲取ct圖像采集時的小鼠實時心跳信息；

dsp信號處理板卡2，通過獲取小鼠的心電信息來產(chǎn)生觸發(fā)電平，并觸發(fā)x射線探測器完成小鼠投影圖像的采集；

micro-ct醫(yī)學影像采集系統(tǒng)3，通過rs232與dsp信號處理板卡2連接，主要由轉(zhuǎn)盤、x射線探測器以及x光源構(gòu)成，整個micro-ct將采用轉(zhuǎn)筒式結(jié)構(gòu)，其類似于臨床上使用的ct，此時探測器和x射線源則被固定于一個可旋轉(zhuǎn)的桶架上面，掃描的時候圍繞被測物體旋轉(zhuǎn)一周，實現(xiàn)多角度的圖像采集，而樣本放在桶架中心的載物臺上面保持位置不變。并且其下方各有一個平移臺，可以用來調(diào)節(jié)x射線源和x射線探測器相對位置。小動物放置在轉(zhuǎn)盤中心的載物臺上，采集圖像的時候大盤勻速旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)多角度的掃描，小動物放在中心固定不動。

本發(fā)明實施例提供的基于前瞻式心電門控的小鼠心臟成像系統(tǒng)分為上位機和下位機兩部分實現(xiàn)：

其中下位機(dsp信號處理板卡)的程序設(shè)計部分流程圖如圖2所示，具體方法如下：

1.首先，程序?qū)sp信號處理板卡進行初始化配置，其中程序從rom向ram的完全搬移以及gpio引腳的配置工作將在該部分完成。

2.完成dsp信號處理板卡的基本初始化之后，將進行adc的初始化工作以及相關(guān)工作方式的設(shè)置。首先是adc模塊工作時鐘的設(shè)置，需要將adc的工作頻率設(shè)置為標準工作頻率25mhz，接著將使能adc時鐘。adc的工作方式設(shè)定為順序采樣，在25mhz下不做分頻處理，設(shè)置連續(xù)采樣并開啟覆蓋排序，選取a0采樣通道。

3.完成系統(tǒng)定時器timer0的配置工作。將timer0的工作頻率選為150mhz，timer0定時器的最小時間精度為1微秒，在次將定時器中斷時間間隔設(shè)定為1毫秒，系統(tǒng)計時器的中斷計數(shù)器可存儲32位長度的計數(shù)信息。

4.完成adc的配置工作以及系統(tǒng)定時器的設(shè)置后，進行cpu中斷使能，此時cpu將接受來自系統(tǒng)定時器的中斷請求。之后，dsp信號處理板卡將不間斷地讀取串口接收區(qū)，判斷是否有來自上位機的門控請求信號。當上位機向dsp信號處理板卡發(fā)送門控請求時，dsp信號處理板卡端將針對請求信號做出響應(yīng)，啟動全局中斷。

5.dsp信號處理板卡不斷地對串口接收區(qū)進行重復(fù)讀取，判斷是否有來自上位機發(fā)送的伺服電機使能開關(guān)操作信號。如果dsp信號處理板卡驗證到上位機發(fā)送來的私服電機使能開啟信號，將通過控制gpio02的引腳對電磁繼電器進行導(dǎo)通控制，可以將電磁繼電器看作是一個開關(guān)，當dsp信號處理板卡的gpio02引腳輸出高電平時，電磁繼電器處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時伺服電機驅(qū)動器將被使能，計算機可以通過控制卡對micro-ct轉(zhuǎn)盤進行運動控制。當計算機控制大盤轉(zhuǎn)動一個角度后，由計算機向dsp信號處理板卡發(fā)送伺服使能關(guān)閉信號，dsp信號處理板卡在接收到該信號后將gpio02引腳拉低，從而實現(xiàn)伺服使能的關(guān)閉操作。

6.在等待上位機通過串口發(fā)送伺服使能操作信號的同時，dsp信號處理板卡全局中斷處于開啟狀態(tài)，此時dsp信號處理板卡將可正常通過timer0中斷進入中斷函數(shù)。當dsp信號處理板卡程序運行至中斷函數(shù)時，首先讀取gpio引腳的值，保證此時伺服電機處于關(guān)閉狀態(tài)，若伺服電機不在關(guān)閉狀態(tài)，則跳出中斷函數(shù)，重新接受上位機的請求。當伺服電機處于關(guān)閉狀態(tài)時，dsp信號處理板卡開始進行ad轉(zhuǎn)換，同時timer0中斷計數(shù)器自增。

7.當dsp信號處理板卡系統(tǒng)復(fù)位之后，將利用最初的3秒鐘進行小鼠心電r波波峰數(shù)字量的判斷，此時dsp信號處理板卡將不斷地進行ad轉(zhuǎn)換，并當ad轉(zhuǎn)換較大的數(shù)值出現(xiàn)時，覆蓋之前出現(xiàn)的較小值，并將最大的數(shù)字量保存起來記為max。接著，利用一個存儲空間為5的數(shù)組a[5]循環(huán)保存先后采集到的心電信號數(shù)據(jù)，僅當數(shù)組元素均大于0.95max，并且滿足數(shù)組第三個元素a[2]處于數(shù)組元素最大值，a[0]、a[1]遞增，a[3]、a[4]遞減時，將該時刻近似看作小鼠心臟機械運動的最舒張時刻。根據(jù)r波波峰的判定，可以根據(jù)相鄰波峰間timer0中斷計數(shù)值得到小鼠心跳周期，單位為毫秒。dsp信號處理板卡計算得到小鼠的心跳周期之后，將該信息通過rs232串口反饋給計算機。

8.當再次進入中斷函數(shù)之后，一旦dsp信號處理板卡判斷ad的采樣值為r波波峰時，gpio01引腳將立刻被拉高，持續(xù)3毫秒，從而觸發(fā)x射線探測器進行投影數(shù)據(jù)的采集工作。對x射線探測器成功觸發(fā)之后，dsp信號處理板卡將不會等待探測器采集完畢，即刻進入下一個系統(tǒng)中斷階段，x射線探測器的采集數(shù)據(jù)獲取和存儲操作將由計算機來完成。

本發(fā)明實施例提供的基于前瞻式心電門控的小鼠心臟成像系統(tǒng)的上位機軟件(計算機采集軟件)的配合dsp信號處理板卡進行x射線探測器相關(guān)曝光參數(shù)的配置，以及探測器觸發(fā)方式的設(shè)置，并完成探測器采集投影數(shù)據(jù)的解碼以及存儲工作，具體軟件設(shè)計流程如圖3所示，方法如下：

1.程序開始時，系統(tǒng)將對計算機的總線進行搜索，以保證x射線探測器位于總線上，如果在計算機總線未找到探測器設(shè)備，則彈出未找到設(shè)備的提示框，并終止程序。

2.在成功搜索到x射線探測器之后，系統(tǒng)會將設(shè)備掛在總線上，此時可通過dexela1512型探測器的軟件開發(fā)包所提供的函數(shù)實現(xiàn)對x射線探測器的配置，此時所需配置的探測器參數(shù)還不完整，暫時將探測器掛起在總線上進入待配置狀態(tài)。

3.接下來程序?qū)⑦M行伺服電機的配置。在程序運行之前，需保證科爾摩根伺服電機驅(qū)動器處于通電狀態(tài)，且電機使能開關(guān)需保證已打開，驅(qū)動器通過固高gts400運動控制板卡與計算機相連接。在保證硬件設(shè)置和連接正確的基礎(chǔ)上，進行對伺服電機的初始化操作，將調(diào)用固高控制板卡自帶動態(tài)鏈接庫函數(shù)實現(xiàn)打開運動控制器，接著設(shè)置當前運動控制器的卡號并讀取運動控制器的系統(tǒng)時鐘。初始化過程還需要對電機的當前狀態(tài)加以判斷，如果電機當前情況下處于運動狀態(tài)，則讓其停止運動。初始化操作完成后，程序?qū)⒎祷匾粋€布爾值，當返回true時，表示初始化成功。

4.接下來軟件將實現(xiàn)串口的配置，pc將通過串口與x射線源以及dsp信號處理板卡板卡進行通訊。計算機通過rs232串口對x射線源進行配置，需要對x射線源的電流和電壓進行配置，通常將管電壓設(shè)置為50kv，管電流設(shè)置為300ua，焦斑大小設(shè)置為中焦斑。同時，x射線源信息監(jiān)控模塊將x射線當前的實時電壓電流參數(shù)反饋給計算機，方便用戶進行觀察。

5.同時，計算機通過串口與dsp信號處理板卡控制板相連。串口通訊的波特率將設(shè)定為9600，具有8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗。需要注意的是，伺服電機在上電進行運動時，會產(chǎn)生較強的磁場干擾，普通的3線制rs232串口線將會受到磁場的影響，從而影響到計算機與dsp信號處理板卡之間的正常串口通信。為此，將rs232接口轉(zhuǎn)換為rs422接口，并通過外接5v穩(wěn)壓電源的方式，提高了串口傳輸線路的驅(qū)動能力和抗干擾能力。由于rs232與rs422的接口轉(zhuǎn)換完全為硬件完成，不需要對相應(yīng)的計算機軟件與dsp信號處理板卡程序進行更改。當動態(tài)仿體開始運動時，計算機進入等待狀態(tài)，串口緩沖區(qū)將不斷被檢查，看是否有來自dsp信號處理板卡的信號。當dsp信號處理板卡端完成對動態(tài)仿體的運動周期捕獲時，將向串口寫入該周期值，并由計算機串口讀取。

6.接下來需要由計算機對x射線探測器進行參數(shù)配置，參數(shù)包括投影序列幀數(shù)、單張投影曝光時間、探測器觸發(fā)方式以及高靈敏度/高動態(tài)工作模式選擇。

7.對x射線探測器一次觸發(fā)周期內(nèi)投影數(shù)據(jù)幀數(shù)的配置需要用到由dsp信號處理板卡門控單元反饋的小鼠心電信號周期參數(shù)。當程序獲取到小鼠心電周期值后，程序?qū)⒏鶕?jù)探測器單張投影數(shù)據(jù)的曝光時間對動態(tài)仿體進行運動相位的劃分，投影圖像序列數(shù)由小鼠心臟的機械運動周期除以x射線探測器單張投影數(shù)據(jù)曝光時間得到，投影圖像序列數(shù)即為小鼠心臟搏動的一個完整運動周期內(nèi)所劃分的運動相位個數(shù)。

8.需要進行x射線探測器觸發(fā)模式的選擇，將探測器設(shè)置為外部硬件觸發(fā)模式，由計算機控制探測器進入觸發(fā)等待狀態(tài)，接著將由dsp信號處理板卡門控單元完成探測器的觸發(fā)工作。

9.當探測器配置完成時，探測器將進入觸發(fā)信號的等待狀態(tài)，此時計算機軟件將顯示目前x射線探測器已捕獲到的圖像幀數(shù)，并快速刷新該參數(shù)。當探測器收到來自dsp信號處理板卡的外部觸發(fā)信號時，探測器開始按照配置的參數(shù)進行圖像采集，采集到的投影數(shù)據(jù)將通過cameralink高速傳輸線寫入計算機緩存。當一個觸發(fā)周期內(nèi)的所有圖像二進制數(shù)據(jù)都采集完成并寫入計算機緩存后，由軟件完成對緩存區(qū)原始數(shù)據(jù)的解碼操作，并按照探測器設(shè)定參數(shù)將解碼后的生數(shù)據(jù)按參數(shù)保存到計算機指定位置。

10.當每次探測器被觸發(fā)并完成采集工作之后，程序?qū)z查是否完成了小鼠心臟的360度數(shù)據(jù)采集，若沒有完成全部角度的采集工作，將由計算機軟件控制gts400運動控制卡，經(jīng)伺服電機驅(qū)動器實現(xiàn)micro-ct大盤的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為1度。當360度的圖像數(shù)據(jù)均采集完成之后，程序結(jié)束。

本發(fā)明應(yīng)用x射線探測器的硬件式外觸發(fā)工作方式，即由pc機負責x射線探測器的參數(shù)配置，但命令探測器進行實際曝光操作的觸發(fā)信號則交由第三方設(shè)備來完成，由基于dsp信號處理板卡芯片的控制板卡來完成外觸發(fā)信號的產(chǎn)生。

如圖5所示，本發(fā)明實施例提供的基于前瞻式心電門控的小鼠心臟成像方法包括以下步驟：

步驟一，將小鼠置于載物臺上，位于x光源和x射線探測器之間，所需成像區(qū)域置于探測器有效視場之內(nèi)，將雙極導(dǎo)聯(lián)的前端(銀針)插入小鼠左前肢及右后肢肌肉組織內(nèi)，銀針末端與紐扣式心電導(dǎo)聯(lián)接頭相連，用導(dǎo)電膠增大接觸面積；

步驟二，雙電極導(dǎo)聯(lián)接入心電采集模塊，固定于小鼠后側(cè)，處于x射線探測器有效視場外，心電模塊的模擬輸出端接入dsp信號處理板卡的ad轉(zhuǎn)換輸入接口；

步驟三，dsp信號處理板卡的ad轉(zhuǎn)換模塊接收模擬心電信號輸入，并記錄小鼠心電信號模擬輸入量的最大電位值，將此數(shù)值產(chǎn)生的時刻作為小鼠心臟搏動的最舒張時刻，并在測得接近這個最大值的時刻產(chǎn)生一個由0到1的ttl電平變化，高電平應(yīng)持續(xù)超過2ms，以達到所需觸發(fā)x射線探測器的最短維持時間；

步驟四，dsp信號處理板卡的通過ad轉(zhuǎn)換模塊判斷小鼠心電信號兩次波峰之間的時間，并按照探測器所需積分時間判斷出小鼠心臟搏動的一個完整周期內(nèi)應(yīng)獲取的運動相位個數(shù)，具體關(guān)系如下：

單周期相位個數(shù)＝心跳周期/單張投影積分時間；

步驟五，根據(jù)步驟四所得到的單周期相位個數(shù)確定pc機對x射線探測器的配置參數(shù)，配置探測器的單幀曝光時間、圖像序列總幀數(shù)、binning參數(shù)、探測器觸發(fā)模式、探測器掃描模式；

步驟六，啟動micro-ct系統(tǒng)的轉(zhuǎn)盤使能，開始捕捉小鼠心跳信號，在小鼠心電r峰處由dsp信號處理板卡向x射線探測器發(fā)出觸發(fā)信號，完成單角度下的投影數(shù)據(jù)采集；

步驟七，在每個角度采集完畢之后由計算機控制大盤旋轉(zhuǎn)一個角度，之后重復(fù)進行步驟六中的操作，直至360個角度的投影數(shù)據(jù)都采集完畢。

所述步驟五中，考慮到小鼠心臟跳動頻率較快，為了能精確的區(qū)分中小鼠心臟在不同心跳相位狀態(tài)的下的明顯區(qū)別，探測器的曝光時間不宜過長，建議選取在當前binning參數(shù)下的最短曝光時間來進行投影數(shù)據(jù)掃描，binning參數(shù)設(shè)置與探測器最短曝光時間；

探測器的序列總幀數(shù)應(yīng)與步驟四中所得單周期相位個數(shù)相一致，但重建時應(yīng)考慮不同運動相位間的明顯區(qū)別并盡量縮短重建所需的時間，可以不完全重建所有的運動相位，而是相隔一個固定數(shù)值進行重建，縮小最終重建得到的運動狀態(tài)個數(shù)；

對于x射線探測器而言，區(qū)別于一般micro-ct系統(tǒng)的軟件觸發(fā)模式，采用硬件外觸發(fā)工作模式來控制x射線探測器進行圖像采集，由dsp信號處理板卡產(chǎn)生短時間高電平，并輸入x射線探測器的syncin接口；x射線探測器在接收來自dsp信號處理板卡的觸發(fā)請求后，經(jīng)過一個不固定時間段(該時間長短由x射線探測器上一幀未采集完畢的剩余掃描時間決定)之后開始進行圖像采集，并將采集結(jié)果放于緩存中；在一個角度完成整個心臟運動周期的投影圖像序列采集之后，計算機將緩存中的數(shù)據(jù)取出，并進行解碼保存，并按照掃描角度和運動狀態(tài)進行編號，保存于計算機中。

數(shù)據(jù)采集完畢之后，按照所保存的smv文件定義，將每個角度所采集的數(shù)據(jù)進行拆分，按相位進行分組，即將360個smv文件中相同相位的投影數(shù)據(jù)提出，進行分組，然后進行單相位數(shù)據(jù)重建。

下面結(jié)合對比實驗對本發(fā)明的應(yīng)用效果作詳細的描述。

在系統(tǒng)性能測試過程中，利用一個高速旋轉(zhuǎn)的運動仿體進行micro-ct的動態(tài)采集，仿體的運動速度與小鼠心臟相近，為每分鐘運動500個完整周期。圖6為利用本專利的門控技術(shù)所采集的數(shù)據(jù)進行的重建結(jié)果，圖7為不用門控技術(shù)所采集的重建結(jié)果?？梢钥吹?，利用門控技術(shù)可以捕捉到高速運動的仿體并成功重建中某一瞬間的仿體圖像，而不利用門控技術(shù)的重建結(jié)果則雜亂無章。由于小鼠心臟運動幅度比仿體要小得多，因此本發(fā)明的前瞻式門控技術(shù)可以很好的適應(yīng)小鼠的心跳頻率和幅度，得到理想的采集結(jié)果。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。