CN108182720A

CN108182720A - 心脏图像的重建方法及医疗影像系统

Info

Publication number: CN108182720A
Application number: CN201711459837.2A
Authority: CN
Inventors: 郝欣
Original assignee: Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Current assignee: Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2018-06-19

Abstract

本发明涉及一种心脏图像的重建方法。该方法包括步骤：采集对患者心脏扫描获得的扫描数据，并同步记录患者的心电图数据；根据所述心电图数据，设定每个心动周期的预设时相，从所述扫描数据中选取各心动周期中的预设时相对应的第一扫描数据，并根据所述第一扫描数据重建心脏图像；判断所述心脏图像是否存在搏动伪影；在所述心脏图像存在搏动伪影时，根据所述搏动伪影的位置调整所述预设时相，得到更新时相；根据所述扫描数据和所述更新时相，得到更新的心脏图像。本发明还涉及一种医疗影像系统。上述心脏图像的重建方法、装置及存储介质，可以消除三维心脏图像中存在的搏动伪影，使得心脏图像质量较好。

Description

心脏图像的重建方法及医疗影像系统

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种心脏图像的重建方法及医疗影像系统。

背景技术

医疗成像设备，例如医用电子计算机断层扫描设备(Computed Tomography，CT)、磁共振成像设备(Magnetic Resonance，MR)或正电子发射型计算机断层显像设备(Positron Emission Computed Tomography，PET)已经成为医疗技术中的不可或缺的设备。

例如，对于CT设备而言，在对人体的心脏进行CT扫描时，CT设备采集扫描数据，然后根据扫描数据重建心脏三维图像，供医生观察。但是，由于人体心脏不断搏动，在现有大多数CT设备探测器宽度覆盖范围有限的情况下，对搏动的心脏进行扫描，不能在同一时刻获取完整的心脏数据，因此心脏不同部位的扫描数据是在不同时刻采集到的，导致重建得到的图像存在搏动伪影，呈现出血管、组织不连续的情况。同理，对于MR设备或PET设备而言，也存在对心脏的成像质量不好的问题。因此，目前的医疗成像设备往往无法获得质量较好的心脏图像。

发明内容

基于此，有必要针对目前的医疗设备往往无法获得质量较好的心脏图像的问题，提供一种心脏图像的重建方法及医疗影像系统。

一种心脏图像的重建方法，包括步骤：

采集对患者心脏扫描获得的扫描数据，并同步记录患者的心电图数据；

根据所述心电图数据，设定每个心动周期的预设时相，从所述扫描数据中选取各心动周期中的预设时相对应的第一扫描数据，并根据所述第一扫描数据重建心脏图像；

判断所述心脏图像是否存在搏动伪影；

在所述心脏图像存在搏动伪影时，根据所述搏动伪影的位置调整所述预设时相，得到更新时相；

根据所述扫描数据和所述更新时相，得到更新的心脏图像。

在其中一个实施例中，所述在所述心脏图像存在搏动伪影时，根据所述搏动伪影的位置调整所述预设时相，得到更新时相的步骤包括：

根据所述搏动伪影在所述心脏图像上的位置，确定所述搏动伪影对应的扫描数据，该扫描数据为第二扫描数据；其中所述第二扫描数据是所述第一扫描数据的一部分；

根据所述心电图数据和所述第二扫描数据的采集时间，确定所述第二扫描数据对应的心动周期；

调整所述第二扫描数据对应的心动周期中的预设时相，得到更新时相。

在其中一个实施例中，所述心脏图像是第一断层图像序列或心脏三维图像；

所述心脏图像是心脏三维图像时，所述从所述扫描数据中选取各心动周期中的预设时相对应的第一扫描数据，并根据所述第一扫描数据，重建心脏图像的步骤包括：

根据所述第一扫描数据重建得到所述第一断层图像序列；

根据所述第一断层图像序列得到所述心脏三维图像。

在所述第一断层图像序列中选取所述搏动伪影对应位置的断层图像，该断层图像为伪影断层图像；

调整所述伪影断层图像对应的心动周期的预设时相，得到所述伪影断层图像的更新时相。

在其中一个实施例中，所述根据所述扫描数据和所述更新时相，得到更新的心脏图像的步骤包括：

根据所述伪影断层图像对应的心动周期和所述更新时相，从所述扫描数据中选取第三扫描数据，并根据第三扫描数据重建该心动周期的断层图像，该断层图像为更新断层图像；

在所述第一断层图像序列中，用所述更新断层图像替换所述伪影断层图像，得到第二断层图像序列，并根据所述第二断层图像序列重建出更新的心脏三维图像。

在其中一个实施例中，根据所述扫描数据和所述更新时相，得到更新的心脏图像的步骤之后包括：

判断所述更新的心脏图像中是否还存在搏动伪影，在所述更新的心脏图像中存在搏动伪影时，继续根据所述搏动伪影的位置调整重建心脏图像的时相，得到更新时相。

在其中一个实施例中，所述判断所述心脏图像是否存在搏动伪影的步骤包括：

由计算机自动识别所述心脏图像是否存在搏动伪影；或由人工识别所述心脏图像是否存在搏动伪影。

在其中一个实施例中，所述由计算机自动识别所述心脏图像是否存在搏动伪影的步骤包括：

由所述计算机的神经网络模块判断所述心脏图像是否存在搏动伪影；其中，所述神经网络模块是由多个存在搏动伪影的心脏图像训练形成的深度学习神经网络模块；

所述由人工识别所述心脏图像是否存在搏动伪影的步骤包括：从所述心脏图像血管或组织是否连续的角度判断所述心脏图像是否存在搏动伪影。

一种医疗影像系统，包括：

采集模块，用于采集对患者心脏扫描获得的扫描数据，并同步记录患者的心电图数据；

重建模块，用于根据所述心电图数据，设定每个心动周期的预设时相，从所述扫描数据中选取各心动周期中的预设时相对应的第一扫描数据，并根据所述第一扫描数据，重建心脏图像；

判断模块，用于判断所述心脏图像是否存在搏动伪影；

修复模块，用于在所述心脏图像存在搏动伪影时，根据所述搏动伪影的位置调整所述预设时相，得到更新时相；并根据所述扫描数据和所述更新时相，得到更新的心脏图像；

显示模块，用于显示所述患者的心电图和心脏图像。

在其中一个实施例中，所述医疗影像系统还包括输入装置，所述输入装置与所述修复模块连接，所述输入装置用于向所述修复模块输入所述更新时相。

上述心脏图像的重建方法及医疗影像系统，在所述心脏图像中存在搏动伪影时，根据所述搏动伪影的位置调整重建时相，得到更新时相；由于更新时相不同于所述预设时相，并且依据更新时相和扫描数据重新重建心脏图像。这样得到的更新的心脏三维图像中已经消除了搏动伪影。也就是说，依据上述方法，可以消除三维心脏图像中存在的搏动伪影，使得心脏图像质量较好。

附图说明

图1为第一实施例的心脏图像的重建方法的流程示意图；

图2为第二实施例的心脏图像的重建方法的流程示意图；

图3为第三实施例的心脏图像的重建方法的流程示意图；

图4为第四实施例的心脏图像的重建方法流程图；

图5为一实施例的医疗影像系统的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

如前述，可以应用心脏图像的重建方法解决医疗成像设备，例如CT设备、MR设备或PET设备中的对心脏的成像质量不好的问题。本实施方式中，以CT设备为例，详细阐述心脏图像的重建方法，

本实施例中，采用多排螺旋CT(Computed Tomography)进行冠状动脉造影(coronary computed tomography angiography，CCTA)是心脏及冠状动脉疾病的重要影像学检查手段。本实施方式以采用多排螺旋CT(Computed Tomography)对心脏进行冠状动脉造影(coronary computed tomography angiography，CCTA)为例，说明针对心脏图像的重建方法及装置。

图1为第一实施例的心脏图像的重建方法的流程示意图。一种心脏图像的重建方法，包括：

步骤S110，采集对患者心脏扫描获得的扫描数据，并同步记录患者的心电图数据。

具体地，在CT设备对人体的心脏进行CT扫描后，采集到扫描数据。由于在CT设备扫描过程中心脏在不停地搏动，因此在图像重建系统根据扫描数据重建心脏图像的过程中，必须考虑到心脏的搏动情况。因此，在CT设备对心脏进行扫描的过程中同步记录患者的心电图(electrocardiogram，指心电图，简写为ECG)数据。ECG数据反映了心脏的搏动周期、心律情况及心脏起搏点、心房、心室的兴奋情况。在探测器覆盖范围有限，患者心率难以控制的情况下，为了减少心脏运动对图像的影响，目前的CCTA检查主要采用回顾性ECG(electrocardiogram，指心电图，简写为ECG)门控螺旋扫描方法，该方法在数据采集的过程中同步记录了患者的ECG信号。因此，在心脏图像的重建过程中依靠ECG信号来辅助指示心脏的搏动时相，以减弱由于心脏搏动而引入的搏动伪影。

步骤S120，根据心电图数据，设定每个心动周期的预设时相，从扫描数据中选取各心动周期中的预设时相对应的第一扫描数据，并根据第一扫描数据重建心脏图像。

具体地，图像重建系统根据ECG数据，设定每个心动周期的预设时相。在心脏的不同心动周期内选择同一时相，即预设时相。在每个心动周期的预设时相对应一组扫描数据。因此，从扫描数据中选取各心动周期中的预设时相处对应的扫描数据，组成第一扫描数据。根据第一扫描数据对心脏图像进行重建。心脏图像是第一断层图像序列或心脏三维图像。

步骤S130，判断心脏图像是否存在搏动伪影。

具体地，本步骤由计算机自动识别心脏图像是否存在搏动伪影，或者由人工识别心脏图像是否存在搏动伪影。

判断心脏图像是否存在搏动伪影的流程可以由计算机根据心脏图像数据智能完成，提高处理效率。进一步地，本步骤由计算机的神经网络模块判断心脏图像是否存在搏动伪影。其中，神经网络模块是由多个存在搏动伪影的心脏图像训练形成的深度学习神经网络模块。

心脏图像是否存在搏动伪影的流程也可以由人工完成。具体可以根据需求选择执行方式。工作人员从心脏图像血管或组织是否连续的角度判断心脏图像是否存在搏动伪影。人工判断搏动伪影的流程可以作为计算机判断搏动伪影的流程的补充，使得判断结果更具有针对性。

步骤S140，在心脏图像存在搏动伪影时，根据搏动伪影的位置调整预设时相，得到更新时相。

具体地，在心脏的不同心动周内的同一时相，对于心脏的同一位置搏动情况不同，因此，得到的心脏图像中，在某一位置会存在比如血管不连续的情况，即存在搏动伪影。因此，图像重建系统根据搏动伪影的位置为参考点，调整心脏图像的重建时相，得到更新时相。其中，在一心动周期中，更新时相不同于预设时相，也就是说更新时相是以搏动伪影的位置和预设时相为依据调整后的重建时相。具体地，假设在一心动周期中，预设时相是心动周期的75％时相。根据伪影情况，可以在75％时相的附近微调时相，比如更新时相是80％时相或70％时相。需要说明的是，更新时相是在预设时相的基础上微调生成的，因此，图像重建系统根据更新时相及扫描数据重建心脏图像并不足以在心脏的其它扫描位置产生新的搏动伪影。

步骤S150，根据扫描数据和更新时相，得到更新的心脏图像。

具体地，更新的心脏图像为消除搏动伪影的心脏图像。图像重建系统根据ECG数据中的不同心动周期中的更新时相，实时对步骤S110中的扫描数据进行图像重建，以消除搏动伪影，得到更新的心脏图像，便于医生观察。

上述心脏图像的重建方法，图像重建系统在心脏图像中存在搏动伪影时，根据搏动伪影的位置调整重建时相，得到更新时相。由于更新时相不同于预设时相，并且依据更新时相和扫描数据重新重建心脏图像。这样得到的更新的心脏图像中已经消除了搏动伪影。也就是说，依据上述方法，可以消除心脏图像中存在的搏动伪影，使得心脏图像质量较好。

图2为第二实施例的心脏图像的重建方法的流程示意图。本实施例中，心脏图像以心脏三维图像为例说明。本步骤中重建心脏图像得到一心脏三维图像。该心脏三维图像为原始三维图像，后续的步骤是图像重建系统在原始心脏三维图像的基础上所做出的调整。步骤S130即为判断心脏三维图像中是否存在搏动伪影。

如图2所示，从扫描数据中选取各心动周期中的预设时相对应的第一扫描数据，并根据第一扫描数据，重建心脏图像的步骤，即步骤S120包括：

步骤S121，根据第一扫描数据重建得到第一断层图像序列。

步骤S122，根据第一断层图像序列得到心脏三维图像。

具体地，在ECG数据中，一个心动周期内的的预设时相对应一组子扫描数据，即图像重建系统依据该子扫描数据重建出一个断层图像。图像重建系统在重建心脏三维图像之前，需要对各心动周期中的预设时相的扫描数据分别重建，得出一组断层图像序列，即为第一断层图像序列。图像重建系统再依据第一断层图像序列生成心脏三维图像，即生成心脏三维图像。这样，依据第一断层图像序列生成的心脏三维图像较为精确，图像质量较好。并且，图像将第一断层图像序列中的不同断层图像整合在一起生成心脏三维图像，便于医生对整体心脏图像进行观察和诊断。

本实施例中，在心脏三维图像中存在搏动伪影时，在心脏图像存在搏动伪影时，根据搏动伪影的位置调整预设时相，得到更新时相的步骤，即步骤S140包括：

步骤S141，在第一断层图像序列中选取搏动伪影对应位置的断层图像，该断层图像为伪影断层图像。

步骤S142，调整伪影断层图像对应心动周期的预设时相，得到伪影断层图像的更新时相。

具体地，可以由观察者，比如医生观察心脏三维图像。如果观察到心脏三维图像中存在伪影时，图像重建系统在第一断层图像序列中选取伪影对应位置的断层图像，该断层图像为伪影断层图像。以根据该断层图像确定更新时相。接下来，通过调整该断层图像对应的心动周期中的预设时相，在预设时相的基础上微调重建时相，得到伪影断层图像的更新时相。

本实施例中，根据扫描数据和更新时相，得到更新的心脏图像的步骤，即步骤S150包括：

步骤S151，根据伪影断层图像对应的心动周期和更新时相，从扫描数据中选取第三扫描数据，并根据第三扫描数据重建该心动周期的断层图像，该断层图像为更新断层图像。

步骤S152，在第一断层图像序列中，用更新断层图像替换伪影断层图像，得到第二断层图像序列，并根据第二断层图像序列重建出更新的心脏三维图像。

与步骤S121和步骤S122类似，图像重建系统在依据扫描数据和更新时相重建更新的心脏图像时，也要先根据更新时相，重建伪影断层图像对应的心动周期中的断层图像。即首先根据伪影断层图像对应的心动周期和更新时相，从扫描数据中选取第三扫描数据。其次，根据第三扫描数据重建该心动周期内的断层图像，得到更新断层图像。然后，在第一断层图像序列中，用更新断层序列替换伪影断层序列，得到包括更新断层图像的第二断层图像序列。随后，图像重建系统依据第二断层图像序列重建出更新的心脏三维图像，以使得更新的心脏三维图像尽可能精确。这样，重建系统只需要替换掉伪影断层图像即可得到更新的心脏三维图像，图像重建效率较高。

图3为第三实施例的心脏图像的重建方法的流程示意图。本实施例中，根据扫描数据和更新时相，得到更新的心脏图像的步骤，即步骤S150之后包括：

步骤S160，判断更新的心脏图像中是否还存在搏动伪影，在更新的心脏图像中存在搏动伪影时，继续根据搏动伪影的位置调整重建心脏图像的时相，得到更新时相，即继续执行步骤S140；在更新的心脏图像中不存在搏动伪影时，则结束流程。

具体地，无论是在步骤S120得到的心脏图像中，还是在更新的心脏图像中，都可能存在多个搏动伪影的位置。由上述的步骤可以看出，图像重建系统一次只针对一个位置的搏动伪影进行修复，以消除搏动伪影。因此，如果在更新的心脏图像中还存在搏动伪影，则图像重建系统需要重复循环上述步骤S140至步骤S160，以消除所有搏动伪影，直到最终更新的心脏三维图像的质量能够满足诊断要求。如果在更新的心脏三维图像中不存在搏动伪影，则图像重建系统结束流程，更新的心脏三维图像可供医生使用。

图4为第四实施例的心脏图像的重建方法流程图。本实施例中，在心脏图像存在搏动伪影时，根据搏动伪影的位置调整预设时相，得到更新时相的步骤，即步骤S140包括：

步骤S145，根据搏动伪影在心脏图像上的位置，确定搏动伪影对应的扫描数据，该扫描数据为第二扫描数据。

其中，第二扫描数据是第一扫描数据的一部分。

步骤S146，根据心电图数据和第二扫描数据的采集时间，确定第二扫描数据对应的心动周期。

步骤S147，调整第二扫描数据对应的心动周期中的预设时相，得到更新时相。

具体地，本实施例中，图像重建系统首先依据搏动伪影的位置可以确定重建该搏动伪影图像的子扫描数据，该子扫描数据为第二扫描数据。由于第二扫描数据对应了采集时间，因此，根据采集时间和心电图数据便可以对应得到该第二扫描数据的心动周期，即得到该搏动伪影对应的心动周期。然后再调整该心动周期中的预设时相，便可得到更新时相。这样，图像重建系统可以快速地追溯到搏动伪影所在的心动周期，以便对应调整预设时间，提高重建效率。

一种存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时可用于执行上述任一实施例的方法的步骤。

一种心脏图像的重建装置，包括存储器和处理器；存储器中存储有计算机程序；处理器从存储器中调用计算机程序以执行上述任一实施例的方法的步骤。

图5为一实施例的医疗影像系统的结构框图。该医疗影像系统包括：

采集模块110，用于采集对患者心脏扫描获得的扫描数据，并同步记录患者的心电图数据。

重建模块120，用于根据心电图数据，设定每个心动周期的预设时相，从扫描数据中选取各心动周期中的预设时相对应的第一扫描数据，并根据第一扫描数据，重建心脏图像。

判断模块130，用于判断心脏图像是否存在搏动伪影。

修复模块140，用于在心脏图像存在搏动伪影时，根据搏动伪影的位置调整预设时相，得到更新时相；并根据扫描数据和更新时相，得到更新的心脏图像；其中，更新的心脏图像为消除搏动伪影的心脏图像。

显示模块150，用于显示患者的心电图和心脏图像。这样，可以直观地看到心电图数据和心脏图像。

上述心脏图像的重建装置，在心脏图像中存在搏动伪影时，根据搏动伪影的位置调整重建时相，得到更新时相；由于更新时相不同于预设时相，并且依据更新时相和扫描数据重新重建心脏图像。这样得到的更新的心脏图像中已经消除了搏动伪影。也就是说，依据上述方法，可以消除心脏图像中存在的搏动伪影，使得心脏图像质量较好。

一实施例中，医疗影像系统还包括输入装置，输入装置与修复模块连接，输入装置用于向修复模块输入更新时相，以便工作人员手动调整时相。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种心脏图像的重建方法，其特征在于，包括步骤：

判断所述心脏图像是否存在搏动伪影；

根据所述扫描数据和所述更新时相，得到更新的心脏图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述心脏图像存在搏动伪影时，根据所述搏动伪影的位置调整所述预设时相，得到更新时相的步骤包括：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述心脏图像是第一断层图像序列或心脏三维图像；

根据所述第一扫描数据重建得到所述第一断层图像序列；

根据所述第一断层图像序列得到所述心脏三维图像。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在所述心脏图像存在搏动伪影时，根据所述搏动伪影的位置调整所述预设时相，得到更新时相的步骤包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述扫描数据和所述更新时相，得到更新的心脏图像的步骤包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述扫描数据和所述更新时相，得到更新的心脏图像的步骤之后包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述心脏图像是否存在搏动伪影的步骤包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述由计算机自动识别所述心脏图像是否存在搏动伪影的步骤包括：

9.一种医疗影像系统，其特征在于，包括：

判断模块，用于判断所述心脏图像是否存在搏动伪影；

显示模块，用于显示所述患者的心电图和心脏图像。

10.根据权利要求9所述的医疗影像系统，其特征在于，还包括输入装置，所述输入装置与所述修复模块连接，所述输入装置用于向所述修复模块输入所述更新时相。