一种心脏三维标测数据的重建方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种心脏三维标测数据的重建方法及系统，属于图像标测技术领域。控制收发一体式超声探头以预设频率和预设波长发射超声波信号；接收反射波信号，根据反射波信号得到三维数据集；根据三维数据集，重建心脏三维图像；对心脏三维图像进行图像增强处理；获取收发一体式超声探头与心脏三维图像的心脏内膜的距离进行标测；输出标测后的心脏三维图像；获取消融导管在心脏内膜中的移动距离；在移动距离大于预设距离的情况下，对标测数据进行重建；在移动距离小于预设距离的情况下，获取消融导管在心脏内膜中的移动方向，计算消融导管与心脏内膜的相对移动距离；根据消融导管与心脏内膜之间的原始距离和相对移动距离对标测数据进行重建。标测数据进行重建。标测数据进行重建。

【技术实现步骤摘要】
一种心脏三维标测数据的重建方法及系统


[0001]本专利技术属于图像标测
，具体涉及一种心脏三维标测数据的重建方法及系统。

技术介绍

[0002]心脏三维标测是指使用三维成像技术对心脏进行测量和分析的方法。通过心脏三维标测，医生可以获得更精确的心脏大小、形状、体积和功能等方面的信息，进而对心脏病变进行更准确的诊断和治疗规划。心脏三维标测技术的发展也为心脏手术提供了更多的信息支持，帮助医生更好地进行手术规划和操作。
[0003]在心脏消融手术中，消融导管进入进入心脏内部后，消融导管与心脏内膜之间的距离信息也需要实时重建，以便消融导管操作人员可以准确地操作消融导管，避免损伤心脏周围的组织和器官，由于心脏内部结构复杂，在消融导管移动的过程中，实时重建心脏标测数据，计算量巨大，重建过程往往存在一定的延时，这就造成消融导管操作人员难以获取到消融导管与心脏内膜的实时距离信息，操作存在较大误差，严重影响手术成功率。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的是提供一种心脏三维标测数据的重建方法及系统，能够解决现有的消融导管移动的过程中，实时重建心脏标测数据，计算量巨大，重建过程往往存在一定的延时，这就造成消融导管操作人员难以获取到消融导管与心脏内膜的实时距离信息，操作存在较大误差，严重影响手术成功率的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：
[0006]第一方面
[0007]本专利技术实施例提供了一种心脏三维标测数据的重建方法，应用于心脏消融设备，其中，心脏消融设备包括：PC端和消融导管，PC端与消融导管电连接，消融导管探头顶部设置有收发一体式超声探头，收发一体式超声探头伸入至心脏内膜，其特征在于，方法包括：
[0008]S101：控制收发一体式超声探头以预设频率和预设波长发射超声波信号；
[0009]S102：接收反射波信号，根据反射波信号得到三维数据集；
[0010]S103：根据三维数据集，重建心脏三维图像；
[0011]S104：对心脏三维图像进行图像增强处理，以提高心脏三维图像的清晰度
[0012]S105：获取收发一体式超声探头与心脏三维图像的心脏内膜的距离，并进行标测，得到标测数据；
[0013]S106：输出标测后的心脏三维图像；
[0014]S107：获取消融导管在心脏内膜中的移动距离；
[0015]S108：在移动距离大于预设距离的情况下，重新执行S101至S105，对标测数据进行重建；
[0016]S109：在移动距离小于预设距离的情况下，获取消融导管在心脏内膜中的移动方
向；
[0017]S110：根据消融导管在心脏内膜中的移动方向和移动距离，计算消融导管与心脏内膜的相对移动距离；
[0018]S111：根据消融导管与心脏内膜之间的原始距离和相对移动距离对标测进行重建。
[0019]第二方面
[0020]本专利技术实施例提供了一种心脏三维标测数据的重建系统，包括：
[0021]控制模块：控制收发一体式超声探头以预设频率和预设波长发射超声波信号；
[0022]接收模块：接收反射波信号，根据反射波信号得到三维数据集；
[0023]第一重建模块：根据三维数据集，重建心脏三维图像；
[0024]第一处理模块：对心脏三维图像进行图像增强处理，以提高心脏三维图像的清晰度
[0025]标测模块：获取收发一体式超声探头与心脏三维图像的心脏内膜的距离，并进行标测，得到标测数据；
[0026]输出模块：输出标测后的心脏三维图像；
[0027]第一获取模块：获取消融导管在心脏内膜中的移动距离；
[0028]第二重建模块：在移动距离大于预设距离的情况下，重新执行S101至S105，对标测数据进行重建；
[0029]第二获取模块：在移动距离小于预设距离的情况下，获取消融导管在心脏内膜中的移动方向：
[0030]计算模块：根据消融导管在心脏内膜中的移动方向和移动距离，计算消融导管与心脏内膜的相对移动距离；
[0031]第三重建模块：根据消融导管与心脏内膜之间的原始距离和相对移动距离对标测进行重建。
[0032]在本专利技术实施例中，通过收发一体式超声探头接收的反射波信号实时的传输消融导管与心脏内膜之间的距离信息，并实时的重建心脏三维图像并进行标测，为消融导管操作人员提供实时的位置反馈，提高手术成功率，避免消融导管移动过程中损伤患者心肌组织。此外，根据消融导管移动距离的大小，判断出是否需要重建标测数据，在移动距离较小时，直接根据移动距离对标测数据进行修正，避免实时重建心脏三维图像并实时标测消耗大量的时间，降低数据延迟，进一步提升消融导管的操作准确性。
附图说明
[0033]图1是本专利技术实施例提供的一种心脏三维标测数据的重建方法的流程示意图；
[0034]图2是本专利技术实施例提供的一种心脏三维标测数据的重建系统的结构示意图。
[0035]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例、参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术
一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本专利技术实施例提供一种心脏三维标测数据的重建方法和系统进行详细地说明。
[0038]实施例一
[0039]参照图1，示出了本专利技术实施例提供的一种心脏三维标测数据的重建方法的流程示意图；
[0040]本专利技术实施例提供的一种心脏三维标测数据的重建方法，应用于心脏消融设备，其中，心脏消融设备包括：PC端和消融导管，PC端与消融导管电连接，消融导管探头顶部设置有收发一体式超声探头，收发一体式超声探头伸入至心脏内膜，其特征在于，方法包括：
[0041]S101：控制收发一体式超声探头以预设频率和预设波长发射超声波信号。
[0042]其中，消融导管与外部的PC端电连接，在心脏消融导管进入到心脏之前，通过PC端发送指令打开消融导管顶端的收发一体式超声探头，在消融导管进入到心脏后，消融导管实时的将收发一体式超声探头的反射波信号传输到PC端进行数据处理，和心脏三维图像的重建，并实时标测出收发一体式超声探头与心脏周围的心脏内膜的实时距离，并显示在PC端供操作人员直观的进行观察，避免损坏心脏内部心肌组织，提升消融手术的成功率。现有技术中已经普遍使用带有超声探头的消融导管用于术中导航。
[0043]需要说明的是，控制收发一体式超声探头的发射频率和波长以预定频率和波长发射超声波信号。通过控制发射频率和波长，系统可以优化超声波的穿透深度和分辨率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种心脏三维标测数据的重建方法，应用于心脏消融设备，其中，所述心脏消融设备包括：PC端和消融导管，所述PC端与所述消融导管电连接，所述消融导管探头顶部设置有收发一体式超声探头，所述收发一体式超声探头伸入至心脏内膜，其特征在于，方法包括：S101：控制所述收发一体式超声探头以预设频率和预设波长发射超声波信号；S102：接收反射波信号，根据所述反射波信号得到三维数据集；S103：根据所述三维数据集，重建心脏三维图像；S104：对所述心脏三维图像进行图像增强处理，以提高所述心脏三维图像的清晰度；S105：获取所述收发一体式超声探头与所述心脏三维图像的心脏内膜的距离，并进行标测，得到标测数据；S106：输出标测后的心脏三维图像；S107：获取所述消融导管在所述心脏内膜中的移动距离；S108：在所述移动距离大于预设距离的情况下，重新执行S101至S105，对所述标测数据进行重建；S109：在所述移动距离小于所述预设距离的情况下，获取所述消融导管在所述心脏内膜中的移动方向：S110：根据所述消融导管在心脏内膜中的移动方向和移动距离，计算所述消融导管与所述心脏内膜的相对移动距离；S111：根据所述消融导管与所述心脏内膜之间的原始距离和所述相对移动距离对所述标测数据进行重建。2.根据权利要求1所述的心脏三维标测数据的重建方法，其特征在于，在所述S102具体包括：S1021：将所述反射波信号进行相移处理，得到相移反射波信号S'(t)：S'(t)＝S(t)
×
exp(jwt)w＝2πf其中，S(t)表示所述反射波信号，j表示虚数单位，w表示所述反射波信号的角频率，t表示从声波发射到接受过程中的时间；S1022：将所述去噪反射波信号划分为实部去噪反射波信号S
r
'(t)和虚部去噪反射波信号S
′
i
(t)：S1023：对所述实部去噪反射波信号和虚部去噪反射波信号进行傅里叶变换，得到实部频谱F
r
(w)和虚部频谱F
i
(w)：F
r
(w)＝∫S
′
r
(t)*exp(
‑
jwt)dtF
i
(w)＝∫S
′
i
(t)*exp(
‑
jwt)dt；S1024：利用所述实部频谱和所述虚部频谱计算复合频谱：G(w)＝|F
r
(w)|2+|F
i
(w)|2其中，|F
r
(w)|和|F
i
(w)|分别表示所述实部频谱和所述虚部频谱的幅值；S1025：从所述复合频谱中提取所述去噪反射波信号中的峰值位置；
S1026：获取所述峰值位置对应的所述反射波信号的频率f0，计算所述超声波信号在心脏内膜中的传播时间t：t＝1/(2*f0)；S1027：计算所述收发一体式超声探头与心脏内膜在多个方向上的实时距离，建立关于所述实时距离的所述三维数据集D(x0,y0,z0)：D(x0,y0,z0)＝c*t(x0,y0,z0)/4其中，c表示心脏内膜组织中的声速，t(x0,y0,z0)表示所述收发一体式超声探头在坐标(x0,y0,z0)发射的超声波信号的往返时间。3.根据权利要求1所述的心脏三维标测数据的重建方法，其特征在于，所述S103具体为：S1031：根据所述三维数据集，利用反演算法重建所述心脏三维图像I(x,y,z)：I(x,y,z)＝∫∫∫K(x
‑
x0,y
‑
y0,z
‑
z0)*D(x0,y0,z0)dx0dy0dz0其中，K(x
‑
x0,y
‑
y0,z
‑
z0)表示反演核函数，D(x0,y0,z0)表示的是所述收发一体式超声探头在坐标(x0,y0,z0)处到所述心脏内膜的的距离值。4.根据权利要求1所述的心脏三维标测数据的重建方法，其特征在于，所述S104具体包括：S1041：统计所述心脏三维图像中每个像素灰度级的出现频率，形成灰度直方图；S1042：计算所述灰度直方图的累积分布函数CDF(k)：CDF(k)＝sum(h(i)),i＝0～k其中，h(i)表示所述像素灰度级为i的像素数，k表示当前所述像素灰度级；S1043：计算映射函数s(k):s(k)＝round(CDF(k)/(MN)*(L
‑
1))其中，round表示四舍五入取整运算符，MN为所述心脏三维图像的像素总数，L表示所述心脏三维图像中的像素灰度值范围；S1044：利用所述映射函数，将所述心脏三维图像的像素利用所述映射函数进行映射增强处理。5.根据权利要求1所述的心脏三维标测数据的重建方法，其特征在于，所述S111具体为：S1111：根据所述消融导管与所述心脏内膜之间的原始距离和所述相对移动距离对所述标测数据进行重建：X'＝X0+X*cosα其中，X'表示移动后的消融导管与所述心脏内膜之间的距离，X0表示所述原始距离，X表示所述相对移动距离，α表示以所述消融导管到所述心脏内膜的方向为基准方向，所述移动方向与所述基准方向的夹角。6.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓辰，
申请(专利权)人：天津市鹰泰利安康医疗科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：