[发明专利]一种心脏静态三维模型重建方法

说明书

本发明公开了一种心脏静态三维模型重建方法，包括：步骤1，建立模型基本数据集；步骤2，确定基准模型后，将其与基本数据集中的心脏模型进行配准，获得非刚性变换后的基准模型；步骤3，通过主成分分析法建立心脏三维数学模型；步骤4，根据给定的图像对心脏三维数学模型的参数进行调整，生成给定图像所对应的心脏静态三维模型；步骤5，根据医学知识对心脏静态三维模型进行社会评价，以此作为评判重建模型优劣的依据。本发明能够利用一个一般的初始三维心脏模型和少数心脏CT图片，实现静态三维心脏的重建，而无需全部的心脏CT图像即可得到效果较好的重建模型，重建时间短、重建结果准确可信。

技术领域

本发明涉及计算机视觉、医学影像学领域，具体涉及一种三维静态心脏模型重建方法。

背景技术

当今社会，生活和工作节奏越来越快，心脏类疾病频发，严重影响着人类的生命安全。心脏的CT图像专业性强、较为复杂，对医生的要求较高。而建立心脏三维静态模型可以将心脏CT图像中隐藏的空间信息直观清晰地呈现。实现心脏三维模型的可视化，使得用户对心脏的整体状态有一个清楚的认知，具备更好的用户体验，从而辅助医学诊断、协助手术术前规划、使得医生与患者之间的交流更加顺畅。因此，对于心脏进行静态三维重建是研究人员一直关心的问题。

到目前为止，随着医学成像技术的逐渐成熟与医学影像学的发展，心脏的静态模型重建已经取得了很多的研究成果。重建方法主要可以分为两类：面绘制与体绘制。

面绘制是通过在矢量场的数据中提取等值线后，以面的形式来表示物体的三维数据，绘制特定的表面信息，虽然计算量小、绘制速度快，但是其并不能完全的反映物体内部的细节。

而体绘制以每个体素的信息作为绘制基础，进行合成与显示，虽然可以全面而完整的获取物体的三维信息，但是其的计算量较大、绘制速度较慢。不过随着计算机的不断发展，计算速度不断提升，体绘制的速度也在提高中，已经渐渐可以取代面绘制。

目前尚存在以下问题：1)由于心脏本身结构的复杂性与多样性，导致重建的结果不够准确、可信；2)重建过程过于冗杂导致需要耗费大量的时间进行求解。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种重建过程快速、重建结果准确的静态三维心脏重建方法。

技术方案：一种心脏静态三维模型重建方法，包括如下步骤：

步骤1，建立模型基本数据集；

步骤2，确定基准模型后，将其与基本数据集中的心脏模型进行配准，获得非刚性变换后的基准模型；

步骤3，通过主成分分析法建立心脏三维数学模型；

步骤4，根据给定的图像对心脏三维数学模型的参数进行调整，生成给定图像所对应的心脏静态三维模型；

步骤5，根据医学知识对心脏静态三维模型进行社会评价，以此作为评判重建模型优劣的依据。

所述步骤1包括如下内容：

步骤1.1、通过3D Slicer软件对心脏CT图像的各个腔室及外壁进行标注，标注过程剔除了心血管；

步骤1.2、导出心脏三维模型，生成心脏三维模型的基本数据集；所述心脏三维模型包括左心房、左心室、右心房、右心室、左心室外壁和心脏外壁六个模型；

步骤1.3、基于数据集建立一个心脏模型，为后续的匹配过程提供基准模型。

所述步骤2中，通过非刚性最近邻迭代算法匹配目标心脏模型。

所述非刚性最近邻迭代算法具体包括：

步骤2.1、进行全局刚性变换；在不考虑心脏收缩舒张的情况下，以全局刚性变换表示心脏搏动的过程；