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基于3D超声成像渲染的心脏介入手术场景重建方法技术

技术编号:43881601 阅读:39 留言:0更新日期:2024-12-31 19:05
本发明专利技术公开了一种基于3D超声成像渲染的心脏介入手术场景重建方法,包括收集术前的计算机断层扫描或磁共振成像图像作为先验信息;对实时3D超声图像序列进行预处理;结合先验信息,对图像进行体素化,将图像数据转换为三维空间中的体素表示,创建一个初始的3D高斯函数集合;通过迭代优化算法优化初始高斯函数的参数,使重建的图像与实际图像之间的差异最小化;结合介入导管形状约束,交替进行3D高斯函数的自适应密度控制;采用基于瓦片的高斯溅射技术,逐个瓦片进行渲染,实现实时的三维场景重建和显示。本发明专利技术结合先验信息和介入导管形状约束,使用3D高斯函数来表示和模拟手术场景中的各种结构,通过基于瓦片的溅射技术来实现高效渲染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人辅助手术场景渲染领域,更具体地,涉及一种基于3d超声成像渲染的心脏介入手术场景重建方法。


技术介绍

1、心脏介入手术是一种新型诊断与治疗心血管疾病的技术,经过穿刺体表血管,送入心脏介入导管,通过特定的心脏介入导管操作技术对心脏病进行确诊和治疗的诊治方法。心脏瓣膜置换术是一种高度复杂的心血管介入手术,旨在治疗心脏瓣膜疾病,如瓣膜狭窄或瓣膜关闭不全。这种手术要求医生精确地导航和操作,以确保瓣膜的正确安装和功能。传统上,医生依赖于x射线成像技术来提供术中的可视化辅助。然而,这种方法存在几个重要的局限性,包括患者受到辐射暴露以及对软组织的成像对比度较低。

2、高斯溅射是近年最为有效的一种三维重建方式,然而,现有的重建方法主要针对一般场景,在应用于心脏瓣膜置换手术这类特殊场景时存在诸多局限性。例如,申请号为202410417649.7的中国专利技术专利所提出的方法未考虑心脏瓣膜的先验形状信息,难以满足手术对瓣膜重建精度的要求。此外,心脏并非静止器官,现有方法缺乏对心脏运动的有效补偿,容易导致重建结果失真。而且,现有方法也缺乏针对手术导本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于3D超声成像渲染的心脏介入手术场景重建方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于3D超声成像渲染的心脏介入手术场景重建方法,其特征在于,利用心电信号(ECG)对实时3D超声图像序列进行门控,选择同一心动周期相位的图像进行重建。

3.根据权利要求1或2所述的基于3D超声成像渲染的心脏介入手术场景重建方法,其特征在于,所述预处理包括以下步骤:

4.根据权利要求1或2所述的基于3D超声成像渲染的心脏介入手术场景重建方法,其特征在于,所述初始的3D高斯函数集合是基于预处理后的图像和先验信息生成的,包括以下步骤:</p>

5.根据...

【技术特征摘要】

1.基于3d超声成像渲染的心脏介入手术场景重建方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于3d超声成像渲染的心脏介入手术场景重建方法,其特征在于,利用心电信号(ecg)对实时3d超声图像序列进行门控,选择同一心动周期相位的图像进行重建。

3.根据权利要求1或2所述的基于3d超声成像渲染的心脏介入手术场景重建方法,其特征在于,所述预处理包括以下步骤:

4.根据权利要求1或2所述的基于3d超声成像渲染的心脏介入手术场景重建方法,其特征在于,所述初始的3d高斯函数集合是基于预处理后的图像和先验信息生成的,包括以下步骤:

5.根据权利要求4所述的基于3d超声成像渲染的心脏介入手术场景重建方法,其特征在于,优化初始高斯函数参数的算法中,优化目标函数使用混合损失函数,定义为:

6.根据权利要求5所述的基于3d超声成像渲染的心脏介入手术场景重建方法,其特征在于,协方差矩阵σ通过分解为旋转和缩放矩阵来优化,将σ分解为旋转矩阵r和缩放矩阵s,σ=|rsstrt|,其中t表示矩阵的转置,优化表示r的四元数和表示s的缩放向量;不透明度α通过sigmoid函数限制在[0...

【专利技术属性】
技术研发人员:齐鹏姚天亮
申请(专利权)人:同济大学
类型:发明
国别省市:

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