一种心脏三维标测数据的重建方法及系统与流程

1.本发明属于图像标测技术领域，具体涉及一种心脏三维标测数据的重建方法及系统。


背景技术：

2.心脏三维标测是指使用三维成像技术对心脏进行测量和分析的方法。通过心脏三维标测，医生可以获得更精确的心脏大小、形状、体积和功能等方面的信息，进而对心脏病变进行更准确的诊断和治疗规划。心脏三维标测技术的发展也为心脏手术提供了更多的信息支持，帮助医生更好地进行手术规划和操作。
3.在心脏消融手术中，消融导管进入进入心脏内部后，消融导管与心脏内膜之间的距离信息也需要实时重建，以便消融导管操作人员可以准确地操作消融导管，避免损伤心脏周围的组织和器官，由于心脏内部结构复杂，在消融导管移动的过程中，实时重建心脏标测数据，计算量巨大，重建过程往往存在一定的延时，这就造成消融导管操作人员难以获取到消融导管与心脏内膜的实时距离信息，操作存在较大误差，严重影响手术成功率。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的是提供一种心脏三维标测数据的重建方法及系统，能够解决现有的消融导管移动的过程中，实时重建心脏标测数据，计算量巨大，重建过程往往存在一定的延时，这就造成消融导管操作人员难以获取到消融导管与心脏内膜的实时距离信息，操作存在较大误差，严重影响手术成功率的技术问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
6.第一方面
7.本发明实施例提供了一种心脏三维标测数据的重建方法，应用于心脏消融设备，其中，心脏消融设备包括：pc端和消融导管，pc端与消融导管电连接，消融导管探头顶部设置有收发一体式超声探头，收发一体式超声探头伸入至心脏内膜，其特征在于，方法包括：
8.s101：控制收发一体式超声探头以预设频率和预设波长发射超声波信号；
9.s102：接收反射波信号，根据反射波信号得到三维数据集；
10.s103：根据三维数据集，重建心脏三维图像；
11.s104：对心脏三维图像进行图像增强处理，以提高心脏三维图像的清晰度
12.s105：获取收发一体式超声探头与心脏三维图像的心脏内膜的距离，并进行标测，得到标测数据；
13.s106：输出标测后的心脏三维图像；
14.s107：获取消融导管在心脏内膜中的移动距离；
15.s108：在移动距离大于预设距离的情况下，重新执行s101至s105，对标测数据进行重建；
16.s109：在移动距离小于预设距离的情况下，获取消融导管在心脏内膜中的移动方
向；
17.s110：根据消融导管在心脏内膜中的移动方向和移动距离，计算消融导管与心脏内膜的相对移动距离；
18.s111：根据消融导管与心脏内膜之间的原始距离和相对移动距离对标测进行重建。
19.第二方面
20.本发明实施例提供了一种心脏三维标测数据的重建系统，包括：
21.控制模块：控制收发一体式超声探头以预设频率和预设波长发射超声波信号；
22.接收模块：接收反射波信号，根据反射波信号得到三维数据集；
23.第一重建模块：根据三维数据集，重建心脏三维图像；
24.第一处理模块：对心脏三维图像进行图像增强处理，以提高心脏三维图像的清晰度
25.标测模块：获取收发一体式超声探头与心脏三维图像的心脏内膜的距离，并进行标测，得到标测数据；
26.输出模块：输出标测后的心脏三维图像；
27.第一获取模块：获取消融导管在心脏内膜中的移动距离；
28.第二重建模块：在移动距离大于预设距离的情况下，重新执行s101至s105，对标测数据进行重建；
29.第二获取模块：在移动距离小于预设距离的情况下，获取消融导管在心脏内膜中的移动方向：
30.计算模块：根据消融导管在心脏内膜中的移动方向和移动距离，计算消融导管与心脏内膜的相对移动距离；
31.第三重建模块：根据消融导管与心脏内膜之间的原始距离和相对移动距离对标测进行重建。
32.在本发明实施例中，通过收发一体式超声探头接收的反射波信号实时的传输消融导管与心脏内膜之间的距离信息，并实时的重建心脏三维图像并进行标测，为消融导管操作人员提供实时的位置反馈，提高手术成功率，避免消融导管移动过程中损伤患者心肌组织。此外，根据消融导管移动距离的大小，判断出是否需要重建标测数据，在移动距离较小时，直接根据移动距离对标测数据进行修正，避免实时重建心脏三维图像并实时标测消耗大量的时间，降低数据延迟，进一步提升消融导管的操作准确性。
附图说明
33.图1是本发明实施例提供的一种心脏三维标测数据的重建方法的流程示意图；
34.图2是本发明实施例提供的一种心脏三维标测数据的重建系统的结构示意图。
35.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例、参照附图做进一步说明。
具体实施方式
36.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明
一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本发明实施例提供一种心脏三维标测数据的重建方法和系统进行详细地说明。
38.实施例一
39.参照图1，示出了本发明实施例提供的一种心脏三维标测数据的重建方法的流程示意图；
40.本发明实施例提供的一种心脏三维标测数据的重建方法，应用于心脏消融设备，其中，心脏消融设备包括：pc端和消融导管，pc端与消融导管电连接，消融导管探头顶部设置有收发一体式超声探头，收发一体式超声探头伸入至心脏内膜，其特征在于，方法包括：
41.s101：控制收发一体式超声探头以预设频率和预设波长发射超声波信号。
42.其中，消融导管与外部的pc端电连接，在心脏消融导管进入到心脏之前，通过pc端发送指令打开消融导管顶端的收发一体式超声探头，在消融导管进入到心脏后，消融导管实时的将收发一体式超声探头的反射波信号传输到pc端进行数据处理，和心脏三维图像的重建，并实时标测出收发一体式超声探头与心脏周围的心脏内膜的实时距离，并显示在pc端供操作人员直观的进行观察，避免损坏心脏内部心肌组织，提升消融手术的成功率。现有技术中已经普遍使用带有超声探头的消融导管用于术中导航。
43.需要说明的是，控制收发一体式超声探头的发射频率和波长以预定频率和波长发射超声波信号。通过控制发射频率和波长，系统可以优化超声波的穿透深度和分辨率，从而提升反射信号的质量和三维重建的准确性。
44.s102：接收反射波信号，根据反射波信号得到三维数据集。
45.需要说明的是，该过程是通过将从不同方向收集到的距离信息组合在一起来实现的。由于心脏是一个复杂的器官，其内部结构不规则，在消融导管在心脏内部穿过时，会遇到很复杂的结构情况，因此需要从多个方向上收集数据来获得完整的三维结构进而得到构成三维数据集。
46.在一种可能的实施方式中，s102具体包括：
47.s1021：将反射波信号进行相移处理，得到相移反射波信号s'(t)：
48.s'(t)＝s(t)
×
exp(jwt)
49.w＝2πf
50.其中，s(t)表示反射波信号，j表示虚数单位，w表示反射波信号的角频率，t表示从声波发射到接受过程中的时间；
51.s1022：将去噪反射波信号划分为实部去噪反射波信号sr'(t)和虚部去噪反射波信号s'i(t)：
[0052][0053]
s1023：对实部去噪反射波信号和虚部去噪反射波信号进行傅里叶变换，得到实部频谱fr(w)和虚部频谱fi(w)：
[0054]fr
(w)＝∫s'r(t)*exp(-jwt)dt
[0055]fi
(w)＝∫s'i(t)*exp(-jwt)dt；
[0056]
s1024：利用实部频谱和虚部频谱计算复合频谱：
[0057]
g(w)＝|fr(w)|2+|fi(w)|2[0058]
其中，|fr(w)|和|fi(w)|分别表示实部频谱和虚部频谱的幅值；
[0059]
s1025：从复合频谱中提取去噪反射波信号中的峰值位置；
[0060]
s1026：获取峰值位置对应的反射波信号的频率f0，计算超声波信号在心脏内膜中的传播时间t：
[0061]
t＝1/(2*f0)；
[0062]
s1027：计算收发一体式超声探头与心脏内膜在多个方向上的实时距离，建立关于实时距离的三维数据集d(x0,y0,z0)：
[0063]
d(x0,y0,z0)＝c*t(x0,y0,z0)/4
[0064]
其中，c表示心脏内膜组织中的声速，t(x0,y0,z0)表示收发一体式超声探头在坐标(x0,y0,z0)发射的超声波信号的往返时间。
[0065]
需要说明的是，收发一体式超声探头发出的超声波信号会被心脏的各个组织和结构反射回来，形成反射波信号。这些反射波信号包含了关于心脏内部结构的信息，但是它们往往也包含了很多干扰和噪声。如果不对反射波信号进行处理，这些噪声和干扰会严重影响心脏图像的质量和清晰度。利用相移法去除干扰信号可以使得反射波信号更加清晰、准确。去除干扰信号的过程是通过将多次接收的反射波信号叠加在一起，利用相位差的方法将噪声和干扰信号消除掉，从而得到一个去噪反射波信号，使得获取反射波信号的峰值位置更加准确可靠。
[0066]
s103：根据三维数据集，重建心脏三维图像。
[0067]
在一种可能的实施方式中，s103具体为：
[0068]
s1031：根据三维数据集，利用反演算法重建心脏三维图像i(x,y,z)：
[0069]
i(x,y,z)＝∫∫∫k(x-x0,y-y0,z-z0)*d(x0,y0,z0)dx0dy0dz0[0070]
其中，k(x-x0,y-y0,z-z0)表示反演核函数，d(x0,y0,z0)表示的是收发一体式超声探头在坐标(x0,y0,z0)处到心脏内膜的的距离值。
[0071]
需要说明的是，反演算法是一种用于图像重建的数学方法，其基本思想是根据采集到的优化三维数据集，推导出心脏内部组织和结构的分布情况。具体而言，在超声心动图像处理中，反演算法会将收集到的反射波信号与已有的声学传播模型进行匹配和比对，从而确定心脏内部结构的分布和位置，将优化三维数据集重建成心脏内部结构的信息，并将这些信息转化为可视化的三维图像。消融导管操作人员就可以更加直观地观察和诊断心脏病情，为患者提供更加准确的治疗方案。
[0072]
s104：对心脏三维图像进行图像增强处理，以提高心脏三维图像的清晰度。
[0073]
需要说明的是，通过反演算法获得了心脏内部的心脏三维图像，但是这些图像可能存在一些噪声和模糊，导致医生在消融导管行进过程中无法清晰地观察心脏内部的细节结构。因此，需要对心脏三维图像进行增强处理，以提高图像的清晰度和质量，增强心脏内部结构的对比度，使图像更加清晰和易于观察，更好地展示和分析心脏内部的细节结构。
[0074]
在一种可能的实施方式中，s104具体包括：
[0075]
s1041：统计心脏三维图像中每个像素灰度级的出现频率，形成灰度直方图；
[0076]
s1042：计算灰度直方图的累积分布函数cdf(k)：
[0077]
cdf(k)＝sum(h(i)),i＝0～k
[0078]
其中，h(i)表示像素灰度级为i的像素数，k表示当前像素灰度级；
[0079]
s1043：计算映射函数s(k):
[0080]
s(k)＝round(cdf(k)/(mn)*(l-1))
[0081]
其中，round表示四舍五入取整运算符，mn为心脏三维图像的像素总数，l表示心脏三维图像中的像素灰度值范围；
[0082]
s1044：利用映射函数，将心脏三维图像的像素利用映射函数进行映射增强处理。
[0083]
s105：获取收发一体式超声探头与心脏三维图像的心脏内膜的距离，并进行标测，得到标测数据。
[0084]
s106：输出标测后的心脏三维图像。
[0085]
可以理解的是，对建立好的心脏三维图像进行实时标测，直观地展示消融导管在心脏内部的运动情况，并将消融导管与心脏内膜的距离实时的进行展示，消融导管操作人员可以根据展示的在心脏三维图像中的标测数据，移动消融导管进行，避免出现消融导管移动幅度过大或者过小等对心脏内膜造成的影响。
[0086]
s107：获取消融导管在心脏内膜中的移动距离。
[0087]
需要说明的是，消融导管在心脏内部的移动是相对于当前标测的心脏内膜移动的，获取到相对移动距离，可以对消融导管的移动情况做进一步判断。
[0088]
s108：在移动距离大于预设距离的情况下，重新执行s101至s105，对标测数据进行重建。
[0089]
需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际情况，自行调整预设距离的大小。操作人员在操作消融导管移动时，由于心脏内结构异常复杂，将移动距离进行细分，如果移动距离大于预设距离的话，消融导管在心脏内部所处的位置和周围结构都会发生较大变化，这时，为了避免出现消融导管损伤到周围心肌组织，将心脏三维图像进行重建，并对重建后的三维图像进行实时标测，以提供更加准确的消融导管周围结构，提高手术成功率。
[0090]
s109：在移动距离小于预设距离的情况下，获取消融导管在心脏内膜中的移动方向。
[0091]
需要说明的是，消融导管的移动距离小于预设距离的情况下，则相应的，消融导管所处的内部环境变化很小，此时，为了避免实时重建三维图像和标测数据可能导致的数据延迟，选择直接获取消融导管在心脏内膜中的移动距离并进行处理，大大降低了不必要的复杂数据处理，提升标测数据的实时性。
[0092]
s110：根据消融导管在心脏内膜中的移动方向和移动距离，计算消融导管与心脏内膜的相对移动距离。
[0093]
可以理解的是，消融导管在心脏内膜中的移动是相对于心脏内膜移动的，通过获取相对移动距离，可以对标测数据进行适当调整，避免了重建心脏三维图像和标测数据导致的数据延迟。
[0094]
s111：根据消融导管与心脏内膜之间的原始距离和相对移动距离对标测数据进行重建。
[0095]
需要说明的是，消融导管在心脏内膜中，记录移动前一时刻的消融导管与心脏内
膜之间的原始距离，之后结合原始距离和相对移动距离，根据消融导管的移动方向通过简单的运算得出消融导管相对于心脏内膜的距离变化，进而对标测数据进行重建，得到新一时刻消融导管相对于心脏内膜的标测数据。在消融导管实时移动的过程中，简单的运算完全可以满足实时性的要求，避免了标测数据延迟造成的手术事故，大大提升了心脏消融手术的可行性，准确性和安全性。
[0096]
在一种可能的实施方式中，s111具体为：
[0097]
s1111：根据消融导管与心脏内膜之间的原始距离和相对移动距离对标测数据进行重建：
[0098]
x'＝x0+x*cosα
[0099]
其中，x'表示移动后的消融导管与心脏内膜之间的距离，x0表示原始距离，x表示相对移动距离，α表示以消融导管到心脏内膜的方向为基准方向，移动方向与基准方向的夹角。
[0100]
在本发明实施例中，通过收发一体式超声探头接收的反射波信号实时的传输消融导管与心脏内膜之间的距离信息，并实时的重建心脏三维图像并进行标测，为消融导管操作人员提供实时的位置反馈，提高手术成功率，避免消融导管移动过程中损伤患者心肌组织。此外，根据消融导管移动距离的大小，判断出是否需要重建标测数据，在移动距离较小时，直接根据移动距离对标测数据进行修正，避免实时重建心脏三维图像并实时标测消耗大量的时间，降低数据延迟，进一步提升消融导管的操作准确性。
[0101]
实施例二
[0102]
参照图2，示出了本发明实施例提供的一种心脏三维标测数据的重建系统的结构示意图。
[0103]
一种心脏三维标测数据的重建系统20，包括：
[0104]
控制模块201，用于控制收发一体式超声探头以预设频率和预设波长发射超声波信号；
[0105]
接收模块202，用于接收反射波信号，根据反射波信号得到三维数据集；
[0106]
第一重建模块203，用于根据三维数据集，重建心脏三维图像；
[0107]
第一处理模块204，用于对心脏三维图像进行图像增强处理，以提高心脏三维图像的清晰度
[0108]
标测模块205，用于获取收发一体式超声探头与心脏三维图像的心脏内膜的距离，并进行标测，得到标测数据；
[0109]
输出模块206，用于输出标测后的心脏三维图像；
[0110]
第一获取模块207，用于获取消融导管在心脏内膜中的移动距离；
[0111]
第二重建模块208，用于在移动距离大于预设距离的情况下，重新执行s101至s105，对标测数据进行重建；
[0112]
第二获取模块209，用于在移动距离小于预设距离的情况下，获取消融导管在心脏内膜中的移动方向；
[0113]
计算模块210，用于根据消融导管在心脏内膜中的移动方向和移动距离，计算消融导管与心脏内膜的相对移动距离；
[0114]
第三重建模块211，用于根据消融导管与心脏内膜之间的原始距离和相对移动距
离对标测数据进行重建。
[0115]
在一种可能的实施方式中，接收模块具体包括：
[0116]
第一处理子模块，用于将反射波信号进行相移处理，得到相移反射波信号s'(t)：
[0117]
s'(t)＝s(t)
×
exp(jwt)
[0118]
w＝2πf
[0119]
其中，s(t)表示反射波信号，j表示虚数单位，w表示反射波信号的角频率，t表示从声波发射到接受过程中的时间；
[0120]
划分子模块，用于将去噪反射波信号划分为实部去噪反射波信号sr'(t)和虚部去噪反射波信号s'i(t)：
[0121][0122]
第二处理子模块，用于对实部去噪反射波信号和虚部去噪反射波信号进行傅里叶变换处理，得到实部频谱fr(w)和虚部频谱fi(w)：
[0123]fr
(w)＝∫s'r(t)*exp(-jwt)dt
[0124]fi
(w)＝∫s'i(t)*exp(-jwt)dt；
[0125]
第一计算子模块，用于利用实部频谱和虚部频谱计算复合频谱：
[0126]
g(w)＝|fr(w)|2+|fi(w)|2[0127]
其中，|fr(w)|和|fi(w)|分别表示实部频谱和虚部频谱的幅值；
[0128]
提取子模块，用于从复合频谱中提取去噪反射波信号中的峰值位置；
[0129]
第一计算子模块，用于获取峰值位置对应的反射波信号的频率f0，计算超声波信号在心脏内膜中的传播时间t：
[0130]
t＝1/(2*f0)；
[0131]
第三计算子模块，用于计算收发一体式超声探头与心脏内膜在多个方向上的实时距离，建立关于实时距离的三维数据集d(x0,y0,z0)：
[0132]
d(x0,y0,z0)＝c*t(x0,y0,z0)/4
[0133]
其中，c表示心脏内膜组织中的声速，t(x0,y0,z0)表示收发一体式超声探头在坐标(x0,y0,z0)发射的超声波信号的往返时间。
[0134]
在一种可能的实施方式中，第一重建模块具体包括：
[0135]
第一重建子模块，用于根据三维数据集，利用反演算法重建心脏三维图像i(x,y,z)：
[0136]
i(x,y,z)＝∫∫∫k(x-x0,y-y0,z-z0)*d(x0,y0,z0)dx0dy0dz0[0137]
其中，k(x-x0,y-y0,z-z0)表示反演核函数，d(x0,y0,z0)表示收发一体式超声探头在坐标(x0,y0,z0)处到心脏内膜的的距离值。
[0138]
在一种可能的实施方式中，第一处理模块具体包括：
[0139]
统计子模块，用于统计心脏三维图像中每个像素灰度级的出现频率，形成灰度直方图；
[0140]
第四计算子模块，用于计算灰度直方图的累积分布函数cdf(k)：
[0141]
cdf(k)＝sum(h(i)),i＝0～k
[0142]
其中，h(i)表示像素灰度级为i的像素数，k表示当前像素灰度级；
[0143]
第五计算子模块，计算映射函数s(k):
[0144]
s(k)＝round(cdf(k)/(mn)*(l-1))
[0145]
其中，round表示四舍五入取整运算符，mn为心脏三维图像的像素总数，l表示心脏三维图像中的像素灰度值范围；
[0146]
第一处理子模块，用于利用映射函数，将心脏三维图像的像素利用映射函数进行映射增强处理。
[0147]
在一种可能的实施方式中，第三重建模块具体包括：
[0148]
第二重建子模块，用于根据消融导管与心脏内膜之间的原始距离和相对移动距离对标测数据进行重建：
[0149]
x'＝x0+x*cosα
[0150]
其中，x'表示移动后的消融导管与心脏内膜之间的距离，x0表示原始距离，x表示相对移动距离，α表示以消融导管到心脏内膜的方向为基准方向，移动方向与基准方向的夹角。
[0151]
本发明实施例提供的心脏三维标测数据的重建系统20能够实现上述方法实施例中实现的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。
[0152]
在本发明实施例中，通过收发一体式超声探头接收的反射波信号实时的传输消融导管与心脏内膜之间的距离信息，并实时的重建心脏三维图像并进行标测，为消融导管操作人员提供实时的位置反馈，提高手术成功率，避免消融导管移动过程中损伤患者心肌组织。此外，根据消融导管移动距离的大小，判断出是否需要重建标测数据，在移动距离较小时，直接根据移动距离对标测数据进行修正，避免实时重建心脏三维图像并实时标测消耗大量的时间，降低数据延迟，进一步提升消融导管的操作准确性。
[0153]
本发明实施例中的虚拟系统可以是系统，也可以是终端中的部件、集成电路、或芯片。
[0154]
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种心脏三维标测数据的重建方法，应用于心脏消融设备，其中，所述心脏消融设备包括：pc端和消融导管，所述pc端与所述消融导管电连接，所述消融导管探头顶部设置有收发一体式超声探头，所述收发一体式超声探头伸入至心脏内膜，其特征在于，方法包括：s101：控制所述收发一体式超声探头以预设频率和预设波长发射超声波信号；s102：接收反射波信号，根据所述反射波信号得到三维数据集；s103：根据所述三维数据集，重建心脏三维图像；s104：对所述心脏三维图像进行图像增强处理，以提高所述心脏三维图像的清晰度；s105：获取所述收发一体式超声探头与所述心脏三维图像的心脏内膜的距离，并进行标测，得到标测数据；s106：输出标测后的心脏三维图像；s107：获取所述消融导管在所述心脏内膜中的移动距离；s108：在所述移动距离大于预设距离的情况下，重新执行s101至s105，对所述标测数据进行重建；s109：在所述移动距离小于所述预设距离的情况下，获取所述消融导管在所述心脏内膜中的移动方向：s110：根据所述消融导管在心脏内膜中的移动方向和移动距离，计算所述消融导管与所述心脏内膜的相对移动距离；s111：根据所述消融导管与所述心脏内膜之间的原始距离和所述相对移动距离对所述标测数据进行重建。2.根据权利要求1所述的心脏三维标测数据的重建方法，其特征在于，在所述s102具体包括：s1021：将所述反射波信号进行相移处理，得到相移反射波信号s'(t)：s'(t)＝s(t)
×
exp(jwt)w＝2πf其中，s(t)表示所述反射波信号，j表示虚数单位，w表示所述反射波信号的角频率，t表示从声波发射到接受过程中的时间；s1022：将所述去噪反射波信号划分为实部去噪反射波信号s
r
'(t)和虚部去噪反射波信号s
′
i
(t)：s1023：对所述实部去噪反射波信号和虚部去噪反射波信号进行傅里叶变换，得到实部频谱f
r
(w)和虚部频谱f
i
(w)：f
r
(w)＝∫s
′
r
(t)*exp(-jwt)dtf
i
(w)＝∫s
′
i
(t)*exp(-jwt)dt；s1024：利用所述实部频谱和所述虚部频谱计算复合频谱：g(w)＝|f
r
(w)|2+|f
i
(w)|2其中，|f
r
(w)|和|f
i
(w)|分别表示所述实部频谱和所述虚部频谱的幅值；s1025：从所述复合频谱中提取所述去噪反射波信号中的峰值位置；
s1026：获取所述峰值位置对应的所述反射波信号的频率f0，计算所述超声波信号在心脏内膜中的传播时间t：t＝1/(2*f0)；s1027：计算所述收发一体式超声探头与心脏内膜在多个方向上的实时距离，建立关于所述实时距离的所述三维数据集d(x0,y0,z0)：d(x0,y0,z0)＝c*t(x0,y0,z0)/4其中，c表示心脏内膜组织中的声速，t(x0,y0,z0)表示所述收发一体式超声探头在坐标(x0,y0,z0)发射的超声波信号的往返时间。3.根据权利要求1所述的心脏三维标测数据的重建方法，其特征在于，所述s103具体为：s1031：根据所述三维数据集，利用反演算法重建所述心脏三维图像i(x,y,z)：i(x,y,z)＝∫∫∫k(x-x0,y-y0,z-z0)*d(x0,y0,z0)dx0dy0dz0其中，k(x-x0,y-y0,z-z0)表示反演核函数，d(x0,y0,z0)表示的是所述收发一体式超声探头在坐标(x0,y0,z0)处到所述心脏内膜的的距离值。4.根据权利要求1所述的心脏三维标测数据的重建方法，其特征在于，所述s104具体包括：s1041：统计所述心脏三维图像中每个像素灰度级的出现频率，形成灰度直方图；s1042：计算所述灰度直方图的累积分布函数cdf(k)：cdf(k)＝sum(h(i)),i＝0～k其中，h(i)表示所述像素灰度级为i的像素数，k表示当前所述像素灰度级；s1043：计算映射函数s(k):s(k)＝round(cdf(k)/(mn)*(l-1))其中，round表示四舍五入取整运算符，mn为所述心脏三维图像的像素总数，l表示所述心脏三维图像中的像素灰度值范围；s1044：利用所述映射函数，将所述心脏三维图像的像素利用所述映射函数进行映射增强处理。5.根据权利要求1所述的心脏三维标测数据的重建方法，其特征在于，所述s111具体为：s1111：根据所述消融导管与所述心脏内膜之间的原始距离和所述相对移动距离对所述标测数据进行重建：x'＝x0+x*cosα其中，x'表示移动后的消融导管与所述心脏内膜之间的距离，x0表示所述原始距离，x表示所述相对移动距离，α表示以所述消融导管到所述心脏内膜的方向为基准方向，所述移动方向与所述基准方向的夹角。6.一种心脏三维标测数据的重建系统，其特征在于，包括：控制模块，用于控制所述收发一体式超声探头以预设频率和预设波长发射超声波信号；接收模块，用于接收反射波信号，根据所述反射波信号得到三维数据集；第一重建模块，用于根据所述三维数据集，重建心脏三维图像；
第一处理模块，用于对所述心脏三维图像进行图像增强处理，以提高所述心脏三维图像的清晰度标测模块，用于获取所述收发一体式超声探头与所述心脏三维图像的心脏内膜的距离，并进行标测，得到标测数据；输出模块，用于输出标测后的心脏三维图像；第一获取模块，用于获取所述消融导管在所述心脏内膜中的移动距离；第二重建模块，用于在所述移动距离大于预设距离的情况下，重新执行s101至s105，对所述标测数据进行重建；第二获取模块，用于在所述移动距离小于所述预设距离的情况下，获取所述消融导管在所述心脏内膜中的移动方向：计算模块，用于根据所述消融导管在心脏内膜中的移动方向和移动距离，计算所述消融导管与所述心脏内膜的相对移动距离；第三重建模块，用于根据所述消融导管与所述心脏内膜之间的原始距离和所述相对移动距离对所述标测数据进行重建。7.根据权利要求6所述的心脏三维标测数据的重建系统，其特征在于，所述接收模块具体包括：第一处理子模块，用于将所述反射波信号进行相移处理，得到相移反射波信号s'(t)：s'(t)＝s(t)
×
exp(jwt)w＝2πf其中，s(t)表示所述反射波信号，j表示虚数单位，w表示所述反射波信号的角频率，t表示从声波发射到接受过程中的时间；划分子模块，用于将所述去噪反射波信号划分为实部去噪反射波信号s
r
'(t)和虚部去噪反射波信号s
′
i
(t)：第二处理子模块，用于对所述实部去噪反射波信号和虚部去噪反射波信号进行傅里叶变换处理，得到实部频谱f
r
(w)和虚部频谱f
i
(w)：f
r
(w)＝∫s
′
r
(t)*exp(-jwt)dtf
i
(w)＝∫s
′
i
(t)*exp(-jwt)dt；第一计算子模块，用于利用所述实部频谱和所述虚部频谱计算复合频谱：g(w)＝|f
r
(w)|2+|f
i
(w)|2其中，|f
r
(w)|和|f
i
(w)|分别表示所述实部频谱和所述虚部频谱的幅值；提取子模块，用于从所述复合频谱中提取所述去噪反射波信号中的峰值位置；第一计算子模块，用于获取所述峰值位置对应的所述反射波信号的频率f0，计算所述超声波信号在心脏内膜中的传播时间t：t＝1/(2*f0)；第三计算子模块，用于计算所述收发一体式超声探头与心脏内膜在多个方向上的实时距离，建立关于所述实时距离的所述三维数据集d(x0,y0,z0)：
d(x0,y0,z0)＝c*t(x0,y0,z0)/4其中，c表示心脏内膜组织中的声速，t(x0,y0,z0)表示所述收发一体式超声探头在坐标(x0,y0,z0)发射的超声波信号的往返时间。8.根据权利要求6所述的心脏三维标测数据的重建系统，其特征在于，所述第一重建模块具体包括：第一重建子模块，用于根据所述三维数据集，利用反演算法重建所述心脏三维图像i(x,y,z)：i(x,y,z)＝∫∫∫k(x-x0,y-y0,z-z0)*d(x0,y0,z0)dx0dy0dz0其中，k(x-x0,y-y0,z-z0)表示反演核函数，d(x0,y0,z0)表示所述收发一体式超声探头在坐标(x0,y0,z0)处到所述心脏内膜的的距离值。9.根据权利要求6所述的心脏三维标测数据的重建系统，其特征在于，所述第一处理模块具体包括：统计子模块，用于统计所述心脏三维图像中每个像素灰度级的出现频率，形成灰度直方图；第四计算子模块，用于计算所述灰度直方图的累积分布函数cdf(k)：cdf(k)＝sum(h(i)),i＝0～k其中，h(i)表示所述像素灰度级为i的像素数，k表示当前所述像素灰度级；第五计算子模块，计算映射函数s(k):s(k)＝round(cdf(k)/(mn)*(l-1))其中，round表示四舍五入取整运算符，mn为所述心脏三维图像的像素总数，l表示所述心脏三维图像中的像素灰度值范围；第一处理子模块，用于利用所述映射函数，将所述心脏三维图像的像素利用所述映射函数进行映射增强处理。10.根据权利要求6所述的心脏三维标测数据的重建系统，其特征在于，所述第三重建模块具体包括：第二重建子模块，用于根据所述消融导管与所述心脏内膜之间的原始距离和所述相对移动距离对所述标测数据进行重建：x'＝x0+x*cosα其中，x'表示移动后的消融导管与所述心脏内膜之间的距离，x0表示所述原始距离，x表示所述相对移动距离，α表示以所述消融导管到所述心脏内膜的方向为基准方向，所述移动方向与所述基准方向的夹角。

技术总结
本发明公开了一种心脏三维标测数据的重建方法及系统，属于图像标测技术领域。控制收发一体式超声探头以预设频率和预设波长发射超声波信号；接收反射波信号，根据反射波信号得到三维数据集；根据三维数据集，重建心脏三维图像；对心脏三维图像进行图像增强处理；获取收发一体式超声探头与心脏三维图像的心脏内膜的距离进行标测；输出标测后的心脏三维图像；获取消融导管在心脏内膜中的移动距离；在移动距离大于预设距离的情况下，对标测数据进行重建；在移动距离小于预设距离的情况下，获取消融导管在心脏内膜中的移动方向，计算消融导管与心脏内膜的相对移动距离；根据消融导管与心脏内膜之间的原始距离和相对移动距离对标测数据进行重建。标测数据进行重建。标测数据进行重建。


技术研发人员：张晓辰
受保护的技术使用者：天津市鹰泰利安康医疗科技有限责任公司
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/9/9