[发明专利]一种执行三维心脏超声虚拟内窥镜检查术的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及计算机医学成像技术领域，特别是涉及一种执行三维心脏超声虚拟内窥镜检查术的方法。

【背景技术】

在儿科疾病中，先天性心脏病(先心病)是婴儿死亡的最主要原因之一。我国每年至少新出生先心病患儿10-15万人，复杂型先心病占35-38％，其中有60-80％由于出生后即处于危重状态，因未能及时作出准确的解剖诊断并早期纠治而死亡。传统的心导管造影术虽可达到较准确的诊断，但其创伤性往往使危重患者不能耐受。二维超声心动图(two-dimensional echocardiography，2DE)为无创性诊断技术，但由于复杂型先心病为多种心内及心外畸形或缺损在三维空间上的组合，其心脏外形及其组成结构的空间位置关系在诊断中往往起重要作用，检查者必须对一系列二维图像进行三维空间想象而作出三维诊断，不能满足复杂型先心病三维空间精确诊断的要求。

近年飞速发展的三维超声心动图技术能以观察离体心脏标本方式观察在体心脏并可实现电子活体解剖功能，但由于寻找合适的剖视面耗时过长，三维空间关系不易理解。

虚拟内窥镜是近年来发展的一项比较新的技术，在医学中的应用主要集中在具有空腔结构的器官上，如胃肠道、支气管、血管、鼻腔、内耳等等。在虚拟内窥镜检查术中，虚拟视点被定位在该空腔之内，摄像机能够通过旋转和移动虚拟视点改变其摄影参数。

然而心脏是一个较为特殊的器官，被观察对象心脏处于活动的状态，每一个心动周期中，心脏都在不断地运动，在心电图及呼吸周期门控下采样时由于采样误差和被检查患者不配合等因素，存在数据采样时丢失和图像重建中处理失真的可能，对虚拟心内观察和测量带来一定困难，此外，由于心内结构复杂，观察者也存在迷失方向的困扰。

【发明内容】

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种执行三维心脏超声虚拟内窥镜检查术的方法，使得虚拟视点观察位置可以随时根据观察者的要求变换，并且使观察者观察到一个完整心动周期内心内结构的变化情况。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：

一种执行三维心脏超声虚拟内窥镜检查术的方法，包含如下步骤：

从数据采集设备获取患者心脏的一个完整心动周期的超声切面图像；

利用所述超声切面图像获取包含整体心脏二维图像信息的三维数据集，根据该三维数据集建立三维可视化图像；

在所述三维可视化图像中设置一能够移动和控制的虚拟内窥镜视点；以及

控制所述虚拟内窥镜视点在所述三维可视化图像中移动，以产生在相对应的心动周期内被观察的心内结构目标不断靠近观察者的放大的多帧图像。

所述获取若干连续超声切面图像的方法为彩色多普勒超声心动图仪采样。

采样的方法为全容积法，采样时间为5～7秒。

所述根据三维数据集建立三维视图的步骤中还包含设定感兴趣区域的步骤，未经设定的区域在建立的三维视图中不列入可视化范围。

所述感兴趣区域设定三个，分别为房室瓣区域、房室间隔区域和主、肺动脉区域。

检查所述所述房室瓣区域时，从心房向心室方向或从心尖向心房方向观察，所述虚拟内窥镜视点设置于房室腔内。

检查所述房室间隔区域时，所述虚拟内窥镜视点设置于房、室间隔的两侧，视线与间隔组织或垂直正视或成夹角侧面观察。

检查所述主、肺动脉区域时，以大动脉与心室连接处为中心，所述虚拟内窥镜视点位于心室腔内向主、肺动脉观察，三维视图显示大动脉与心室的空间位置关系以及主、肺动脉瓣瓣膜的活动情况。

所述虚拟视点设置于心腔或大血管的中心位置。

对所述三维视图进行任意角度的旋转。

控制所述虚拟视点进行前后、左右、上下多方位的移动。

对所述虚拟内窥镜视点移动时显示过的三维图像进行连续重新回放，再现观察时的路径。

对心脏组织结构缺损的直径及面积进行测量。

对心脏内部组织结构的运动进行循环动态显示。

本发明的有益效果在于，所生成的三维虚拟环境使医生身临其境地“进入”被检查患者的心脏内部进行检查观察。虚拟内窥镜是一种非创伤性技术，避免心导管检查给病人带来的痛苦，无出血、穿孔、感染等并发症。虚拟内窥镜可重复操作，从任意角度和部位反复观察，并可轻易经过狭窄段去观察狭窄后的情况。虚拟视点观察位置可以随时根据观察者的要求变换，并且使观察者能够观察到一个完整心动周期内心内结构的变化情况。

【附图说明】

图1为本发明具体实施方式的步骤示意图；

图2为执行三维心脏超声虚拟内窥镜检查术时虚拟视点在右心房内房间隔缺损虚拟显示。