[发明专利]一种心脏模型建立、配准及多平面重建的方法

说明书

本发明提供一种心脏模型建立方法，包括：提供心脏断层图像，获取所述心脏断层图像的点信息，并基于所述点信息建立所述心脏断层图像对应的心脏模型。本发明还提供一种心脏模型配准方法及心脏模型多平面重建方法。本发明通过建立心脏模型库，将其中一个心脏模型与输入心脏图像计算得到的点集配准，然后根据配准得到的变换关系由所述心脏模型的关键点位置映射求得输入图像中心脏对应的关键点位置，然后根据求得的关键点位置计算出长轴和短轴方向。本发明提出了一种新的框架和方法，能够快速有效地实现断层心脏图像的多平面自动重建。

技术领域

本发明涉及医学图像处理领域，尤其涉及一种心脏模型建立、配准及多平面重建的方法。

背景技术

心脏在人体胸腔中的位置个体差异性很大，不能使用躯体标准的正交轴平面如横切面、冠状面和矢状面进行断层成像显示。为了对心脏有一个统一的解剖描述，如参考文献1：Manuel D.Cerqueira，Neil J.Weissman，et al.Standardized myocardialsegmentation and nomenclature for tomographic imaging of the heart[J].Journalof American Heart Association，2002，105：539-542.中所述，美国心脏协会(AmericanHeart Association，AHA)于2002年定义了心脏断层成像视角和方向的标准。短轴、垂直长轴和水平长轴被用于描述三个心脏视角平面。具体地如图1所示，分别具体定义了在SPECT、PET、CT和CMR等断层成像模态中心脏的标准显示方向，并分别对应命名为短轴、垂直长轴和水平长轴方向。为了使获得的心脏断层图像与上述标准一致，临床应用需要对心脏断层图像进行多平面自动重建来获得标准心脏显示视图。

对心脏进行多平面重建的关键在于确定心脏的方向，即找到心脏长轴和短轴的位置。现有的心脏多平面重建方法主要可以分为基于人机交互的方法和基于模型拟合的方法两类。

基于人机交互的方法主要通过手工调整图像来确定心脏的长轴和短轴位置或者心脏的一些关键点的位置，操作过程比较费时，且易受到人的主观因素干扰而造成偏差，不能满足现代临床应用的需要。上述方法具体地可参考参考文献2：Borrello JA，ClinthorneNH，et al.Oblique-angle tomography：a reconstructing algorithm from transaxialtomographic data[J].J.Nucl.Med.，1981，26：1445-1455.；参考文献3：He ZX，MaublantJC，Cauvin JC，Veyre A.Reorientation of the left ventricular long axis onmyocardial transaxial tomography by a linear fitting method[J].J.Nucl.Med.，1991，32：1794-1800.；参考文献4：Sheckhar.R and Zagrodsky.V.Cine MPR：interactivemultiplanar reformatting of four-dimensional cardiac data using hardware-accelerated texture mapping[J].IEEE Trans.on Information Technology inBiomedicine，2003，7(4)：394-393.。

进一步地，如参考文献5：G.Germano，P.B.Kavanagh，et al.Automaticreorientation of three-dimensional.transaxial myocardial perfusion SPECTimages[J].J.Nucl.Med.，1995，36(6)：1107-1114.中所描述，Germano等人提出了一种自动确定长轴的方法是将椭球模型与数据进行拟合，并使用用于重取向的对称轴。然而这种椭球的数学模型不能反映心脏的非对称性以及个体解剖结构的差异，并且如果存在大量的摄入缺失，常常不能定位所述长轴。