[实用新型]三维心脏图像重建系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及图像处理技术领域，特别涉及一种三维心脏图像重建系统。

背景技术

缺血性心脏病是导致心脏衰竭的主要原因，已成为严重危害人类健康的重大疾病。目前，临床上一些缺血性心脏病的诊断主要基于典型的临床症状，再结合辅助检查，如常规心电图，心电图负荷试验和超声心动图等，以及通过测定心肌损伤标志物来判定是否有心肌坏死。然而这些方法都难以直观的显示梗死区域，明确心肌梗死的区域和范围。准确的评价心肌的功能和状态，对心肌缺血疾病的早期诊断及后续治疗，有着极其重要的意义和价值。因此，研究一种无创的心肌梗死部位成像方法，直观而准确的确定心肌梗死区域及范围大小，显得尤为重要。

目前，大鼠已经成为神经科学、心脑血管疾病、影像学、自主免疫疾病、癌症等研究的模式动物。大鼠不仅具有体型和易于实验操作等优势，而且在循环系统、解剖结构等方面比小鼠与人类更接近，已成为多种心脏疾病研究和药物评价的最主要的模型。因此如何准确评价大鼠心肌的功能和状态显得尤为重要。

超声心动图是常用的无创性心功能检查方法，可以连续评价心脏结构和功能，但也存在一定的局限性：对心脏构型进行假设，测量方法以数学模型模拟为主；图像分辨率差；不能直观显示心脏结构及心血管空间位置关系。同时，因为大鼠的心脏较小、心率较快，应用超声只能获得部分心功能参数，在评价大鼠的心功能准确性上受到了限制。

与其它医学影像技术相比，核磁共振成像(MRI)的软组织对比分辨率更高，它可以清楚地区分较高的心内膜、中等信号的心肌；MRI具有任意方向获得任意切面的能力，结合不同方向的切层，可全面显示心脏的结构，无观察死角；MRI测定心功能无需假设左心室的几何形状，尤其适合于心肌梗死等病变情况。MRI对心内膜及心外膜边界的高辨识性不仅使得室壁运动的观察成为可能，更能够准确测定室壁的增厚率以评价局部心肌功能。心脏MRI的临床应用曾经因为心脏检查过程中引入的心跳及呼吸等运动伪影而受到很大限制。心电门控和呼吸门控技术的出现，使得心脏MRI技术应用到各种心脏疾病的诊断和模型研究。然而此类门控导航技术依然有自身局限性：(1)大鼠的心脏较小、心率较快，施加心电门控和呼吸门控不易操作；(2)需要外部门控装置；(3)延长了实验准备时间，增加了实验的复杂性延长了扫描时间，并且增加了脉冲序列的复杂性；(4)心电门控信号一般通过心脏导联得到，梯度的快速切换和射频脉冲会严重干扰心电门控信号，场强愈高，干扰愈甚。因此，不使用门控导航条件下，如何抑制运动伪影，保证图像质量已成为大鼠心脏MRI进一步发展和应用的关键。

虽然心脏实时电影成像方法等快速成像技术的出现促进了心脏电影成像的发展，但是这类方法依然达不到三维心脏电影成像对于时间分辨率的要求，仍需要克服技术上的难点和瓶颈。近年来，心脏MRI领域出现了一种新的自门控心脏成像技术——心脏及呼吸自门控成像技术，该方法利用采集的心脏MRI数据获取心脏和呼吸运动信号，然后根据提取的心跳呼吸信号将心脏MRI数据重新排列至不同的运动时相中，以得到心脏图像。这种自门控的成像技术，既不需要心电触发，也无需被检者屏住呼吸，极大的提高了扫描效率。然而该自门控技术基本用于人体心脏成像，若用于动物三维全心成像，仍需要克服技术上的难点和瓶颈。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种三维心脏图像重建系统，以解决现有技术中三维心脏成像方法操作复杂、时间分辨率不足的技术问题。该系统包括：数据采集设备，用于从心肌缺血模型采集心脏核磁共振成像数据，从所述心脏核磁共振成像数据采集心跳运动和呼吸运动的混合信号；信号处理设备，用于对所述心跳运动和呼吸运动的混合信号进行处理，得到频率恒定的心跳运动信号和呼吸运动信号；图像重建设备，用于根据频率恒定的心跳运动信号和呼吸运动信号，将所述心脏核磁共振成像数据重新排列至心脏的各个运动状态图像中，重建三维心脏图像。

在一个实施例中，所述信号处理设备是带通滤波器。

在一个实施例中，所述信号处理设备是现场可编程门阵列。

在一个实施例中，所述心肌缺血模型为大鼠心肌缺血模型。

在一个实施例中，所述数据采集设备是西门子核磁共振数据扫描仪。

在一个实施例中，所述图像重建设备是现场可编程门阵列。