一種心臟模型建立、配準及多平面重建的方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)學圖像處理領域，尤其涉及一種也臟模型建立、配準及多平面重建 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 也臟在人體胸腔中的位置個體差異性很大，不能使用軀體標準的正交軸平面如 橫切面、冠狀面和矢狀面進行斷層成像顯示。為了對也臟有一個統(tǒng)一的解剖描述，如參 考文獻 1:ManuelD.Cerqueira,NeilJ.Weissman,etal.Standardizedmyocardial segmentationandnomenclaturefortomographicimagingoftheheart[J].Journal ofAmericanHeartAssociation, 2002,105:539-542.中所述，美國也臟協(xié)會（American 化artAssociation,AHA)于2002年定義了也臟斷層成像視角和方向的標準。短軸、垂直 長軸和水平長軸被用于描述H個也臟視角平面。具體地如圖1所示，分別具體定義了在 SPECT、陽T、CT和CMR等斷層成像模態(tài)中也臟的標準顯示方向，并分別對應命名為短軸、垂 直長軸和水平長軸方向。為了使獲得的也臟斷層圖像與上述標準一致，臨床應用需要對也 臟斷層圖像進行多平面自動重建來獲得標準也臟顯示視圖。
[0003] 對也臟進行多平面重建的關(guān)鍵在于確定也臟的方向，即找到也臟長軸和短軸的位 置?，F(xiàn)有的也臟多平面重建方法主要可W分為基于人機交互的方法和基于模型擬合的方法 兩類。
[0004] 基于人機交互的方法主要通過手工調(diào)整圖像來確定也臟的長軸和短軸位置或 者也臟的一些關(guān)鍵點的位置，操作過程比較費時，且易受到人的主觀因素干擾而造成偏 差，不能滿足現(xiàn)代臨床應用的需要。上述方法具體地可參考參考文獻2;BorrelloJA， ClinthorneNH,et過1.Oblique-過ngletomogr過phy：過reconstructingalgorithmfrom transaxialtomographicdata[JLJ.NucI.Med.，1981,26 :1445-1455.;參考文獻 3 : HeZX，MaublantJC，CauvinJC，VeyreA.民eorientationoftheleftventricular longaxisonmyocardialtransaxialtomographybyalinearfittingmethod[J]. J.Nucl.Med.，1991，32 :1794-1800.;參考文獻4 :Sheck:har.RandZagrodsky.V.CineMPR: interactivemultiplanarreformattingoffour-dimensionalcardiacdatausing hardware-acceleratedtexturemapping[J].IEEETrans,onInformationTechnology inBiomedicine,2003,7(4) :394-393.。
[0005]進一步地，如參考文獻 5 :G.Germano，P.B.Kavana組，etal.Automatic reorientationofthree-dimensional,transaxialmyocardialperfusionSPECT images[J].J.Nucl.Med.，1995,36(6) :1107-1114.中所描述，Germano等人提出了一種自 動確定長軸的方法是將備球模型與數(shù)據(jù)進行擬合，并使用用于重取向的對稱軸。然而這種 備球的數(shù)學模型不能反映也臟的非對稱性W及個體解剖結(jié)構(gòu)的差異，并且如果存在大量的 攝入缺失，常常不能定位所述長軸。
[0006]如參考文獻 6:MullickRakeshMullick，NorbertoF.Ezquerra.Automatic DeterminationofLVOrientationfromSPECTData[J].IEEETrans.OnMedical Imaging，1995，14(l) ;88-99.中所描述，Mullick等人提出了一種復雜的3D網(wǎng)格模型，通過 迭代過程不斷地約束所述網(wǎng)格模型改變形狀并將所述網(wǎng)格模型拉成輸入也臟的形狀，并根 據(jù)擬合的3D網(wǎng)格模型來估計也臟的方向。該種方法的缺點在于其使用的網(wǎng)格模型復雜度 較高，存在運算量過大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明解決的問題是提供一種也臟模型建立、配準及多平面重建的方法多平面重 建的方法，用W對也臟斷層圖像進行多平面自動重建來獲得標準也臟顯示視圖。
[0008] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種也臟模型建立方法，包括：提供也臟斷層圖 像，獲取所述也臟斷層圖像的點信息，并基于所述點信息建立所述也臟斷層圖像對應的也 臟模型。
[0009] 可選的，所述也臟圖像的點信息包括也臟關(guān)鍵點的點信息，所述關(guān)鍵點分別為：左 也室中也、二尖瓣中也、也尖、右也房中也、右也室中也和H尖瓣中也的之一或組合。
[0010] 可選的，所述也臟圖像的點信息包括用于配準的稀疏的左也室輪廓點信息。
[0011] 可選的，獲取所述也臟斷層圖像的點信息前包括：對所述也臟斷層圖像進行也臟 分區(qū)的標定，并根據(jù)所述標定的分區(qū)掩模計算所述點信息。
[0012] 本發(fā)明還提供一種也臟模型配準方法，包括：提供也臟斷層圖像，獲取所述也臟斷 層圖像的點信息，并基于所述點信息建立所述也臟斷層圖像對應的也臟模型；輸入待配準 的也臟斷層圖像，將所述也臟模型與所述待配準的也臟斷層圖像進行配準，W獲取與所述 待配準的也臟斷層模型圖像對應配準成功的也臟模型。
[0013] 可選的，所述配準為迭代最近點配準。
[0014] 可選的，所述配準前還包括在所述待配準的也臟斷層圖像中提取左也室壁區(qū)域。
[0015] 可選的，所述提取左也室壁區(qū)域包括；提取輸入圖像中灰度值極大值點，并W所述 灰度值極大值點為種子點，通過區(qū)域增長的方法生成左也室壁目標點集。
[0016] 可選的，將所述左也室壁目標點集與所述也臟模型庫中的也臟模型逐一進行配 準，直至配準成功。
[0017] 可選的，還包括獲取所述配準對應的變換矩陣，基于所述變換矩陣及也臟模型中 的點信息，獲取所述待配準也臟斷層圖像對應的也臟的點信息及方向特征信息。
[0018] 可選的，所述獲取所述待配準也臟斷層圖像對應的也臟的點信息及方向特征信息 包括；基于所述變換矩陣及也臟模型中的點信息，獲取所述待配準也臟斷層圖像中對應的 點信息，并W此確定所述待配準也臟斷層圖像的也臟長軸方向和第一短軸方向；再根據(jù)所 述長軸方向和第一短軸方向，通過施密特正交方法求得對應的第二短軸方向。
[0019] 本發(fā)明還提供一種也臟的多平面重建的方法，提供也臟斷層圖像，并基于其的點 信息建立對應的也臟模型；輸入待配準也臟斷層圖像，將所述也臟模型與所述待配準的也 臟斷層圖像進行配準，獲取與所述輸入的也臟斷層模型圖像對應配準的也臟模型；基于配 準后的也臟模型，對待配準的也臟斷層圖像進行多平面圖像的重建，獲取對應的也臟標準 視角圖像。
[0020] 可選的，所述多平面圖像的重建包括；W所述配準后的也臟模型的左也室中也為 中也，所述也臟模型的長軸，第一短軸和第二短軸分別對應為H維坐標軸，進行所述多平面 重建。
[0021] 本發(fā)明提出了一種新的框架和方法，能夠快速有效地實現(xiàn)斷層也臟圖像的多平面 自動重建。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下優(yōu)點：
[0022] 通過建立也臟模型庫，將其中一個也臟模型與輸入也臟圖像計算得到的點集進行 配準，然后根據(jù)配準得到的變換關(guān)系由所述也臟模型的關(guān)鍵點位置映射求得輸入圖像中也 臟對應的關(guān)鍵點位置，然后根據(jù)求得的關(guān)鍵點位置計算出長軸和短軸方向。
[0023] 進一步地，所述也臟模型庫包含多個模型，可W保證在配準時找到與輸入也臟圖 像匹配精度較高的模型，提升了本方法的魯棒性。
[0024] 通過使用快速分割的方法提取左也室壁建立目標點集，并基于迭代最近點算法 (IterativeClosest化int，ICP)實現(xiàn)了目標點集和模型的快速配準，使本方法有處理速 度上的明顯優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0025]圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的斷層成像模態(tài)中也臟的標準顯示方向示意圖；
[0026] 圖2所示為本發(fā)明一個實施例的多平面重建方法示意圖；
[0027]圖3所示為根據(jù)上述的也臟模型建立方法建立的也臟模型；
[0028] 圖4所示為本發(fā)明一個實施例的多平面重建方法的結(jié)果對比示意圖。
【具體實施方式】
[0029] 在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)W便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠W 很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術(shù)人員可W在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況 下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。
[0030] 其次，本發(fā)明利用示意圖進行詳細描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，所 述示意圖只是實例，其在此不應限制本發(fā)明保護的范圍。
[0031] 本發(fā)明提供一種也臟模型建立方法，包括：提供也臟斷層圖像，獲取所述也臟斷層 圖像的點信息，并基于所述點信息建立所述也臟斷層圖像對應的也臟模型。其中，所述也臟 斷層圖像為CT也臟斷層圖像或者MR也臟斷層圖像。所述點信息包括也臟關(guān)鍵點的點信息， 分別為：左也室中也、二尖瓣中也、也尖、右也房中也、右也室中也和H尖瓣中也的之一或組 厶 口 〇
[0032] 進一步地，所述也臟圖像點信息包括用于配準的稀疏的左也室輪廓點信息。所述 左也室輪廓點數(shù)目范圍為50~200。較佳地，所述左也室輪廓點數(shù)目為57。
[0033] 進一步所述獲取所述也臟斷層圖像的點信息包括：在獲取所述對所述也臟斷層圖 像進行也臟分區(qū)的標定，并根據(jù)所述標定的分區(qū)掩模計算所述點信息，所述點信息包括關(guān) 鍵點信息和左也室輪廓點信息。
[0034] 本發(fā)明提供一種也臟模型配準方法，包括：提供也臟斷層圖像，獲取所述也臟斷層 圖像的點信息，并基于所述點信息建立所述也臟斷層圖像對應的也臟模型；輸入待配準的 也臟斷層圖像，將所述也臟模型與