【技术实现步骤摘要】
基于二维超声图像的四维重建方法及装置
本专利技术涉及医学图像处理的
，尤其涉及一种基于二维超声图像的四维重建方法，以及基于二维超声图像的四维重建装置，适用于四维超声成像领域与基于超声图像引导的微创手术领域。
技术介绍
近年来，4D(四维)成像的发展为研究者和医生提供了三维器官或病灶的呼吸运动，在临床阶段具有优异的病变检测能力。4D成像能采集到不同呼吸阶段下器官或病灶部位的3D图像，组成一个具有3D运动的4D(3D+t)的图像序列。例如4D核磁共振成像(MRI)、4D计算机断层扫描(CT)，将人体内部的三维呼吸运动可视化，更好的辅助医生掌握其器官运动的规律。目前医学图像领域常用的成像技术主要有：电子计算机断层扫描成像(CT)、磁共振成像(MR)以及超声成像(US)。而在4D图像中，MR/CT具有高分辨率成像的能力使得组织结构变得清晰。但其缺点在于两类图像除了漫长的采集过程外，CT成像过程中的辐射会对人体造程二次伤害，而MR成像成本高价格，相对昂贵，加大了患者的经济负担。相比之下，超声以实时性、安全性和低成本的独特...
【技术保护点】
1.基于二维超声图像的四维重建方法，其特征在于：其包括以下步骤：/n(1)利用机械臂夹持系统固定2D US探头分别采集训练数据以及测试数据，测试数据采集过程中利用贴在患者左腹部的定位磁片实时记录该位置处的空间位置信息；/n(2)针对获得的磁片记录信息，利用主成分分析法PCA对其进行降维得到一维信号，作为该患者的呼吸信号并对呼吸信号进行分段处理；针对采集到的训练数据根据相邻位置切片间的连续性进行正样本对以及负样本对的划分；/n(3)建立连续性预测网络，将制作好的正样本对以及负样本对作为网络输入，分别以1和0作为标签进行学习，获得连续性预测模型；在重建阶段，结合呼吸信号的相似性...
【技术特征摘要】
1.基于二维超声图像的四维重建方法，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)利用机械臂夹持系统固定2DUS探头分别采集训练数据以及测试数据，测试数据采集过程中利用贴在患者左腹部的定位磁片实时记录该位置处的空间位置信息；
(2)针对获得的磁片记录信息，利用主成分分析法PCA对其进行降维得到一维信号，作为该患者的呼吸信号并对呼吸信号进行分段处理；针对采集到的训练数据根据相邻位置切片间的连续性进行正样本对以及负样本对的划分；
(3)建立连续性预测网络，将制作好的正样本对以及负样本对作为网络输入，分别以1和0作为标签进行学习，获得连续性预测模型；在重建阶段，结合呼吸信号的相似性以及图像内容的连续性实现对2DUS切片序列的4D重建；
(4)建立插值网络，针对重建过程中由于引入呼吸信号限制而导致个别呼吸相位下某些位置处缺少合标准切片的现象，对重建图像进行插值补全；将不存在切片缺失的重建图像叠加人为生成的掩模版后提取矢状面切片作为网络输入，以未叠加掩模版的原始重建图像矢状面切片作为金标准进行学习，获得插值模型，在测试阶段实现对待插值图像的补全。
2.根据权利要求1所述的基于二维超声图像的四维重建方法，其特征在于：所述步骤(1)中，在采集训练数据时，为保证所得2DUS序列连续性已知，要求采集过程中被采集者屏住呼吸，同时减少2DUS探头在每一采集位置处的停留时间，在每一采集位置处只采集一张切片；探头平行于轴向平面放置，并在机械臂的控制下沿头脚方向自动移动，移动过程中时刻保持运动轨迹始终位于同一水平线并且不发生任何偏转；采集的开始位置在肝脏的上边缘附近，最终位置在对象的中腹部附近。
3.根据权利要求2所述的基于二维超声图像的四维重建方法，其特征在于：所述步骤(1)中，在采集测试数据时，被采集者保持均匀呼吸，并于左腹部贴上用于定位的磁片，实时记录磁片在空间中的三维坐标；在每个采集位置处探头自动停留10s；根据呼吸周期的时间，所获取的图像序列在每个采集位置处覆盖三个呼吸周期。
4.根据权利要求3所述的基于二维超声图像的四维重建方法，其特征在于：所述步骤(2)中，使用PCA方法对定位磁片记录的三维空间坐标进行降维，得到一维呼吸信号；得到呼吸信号后，每个序列将通过高斯平滑滤波器进行平滑处理，最终得到平滑的呼吸信号曲线；对呼吸信号进行分段处理，按一定范围将呼吸信号分为不同段，处在同一段内的呼吸信号被认为是处于同一呼吸状态。
5.根据权利要求4所述的基于二维超声图像的四维重建方法，其特征在于：所述步骤(2)中，对采集到的原始训练数据，将得到的2DUS序列按...
【专利技术属性】
技术研发人员：付天宇，李静舒，杨健，范敬凡，宋红，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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