本申請(qǐng)涉及深度學(xué)習(xí)和三維重建領(lǐng)域，特別是涉及一種基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法、裝置、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、超聲心動(dòng)圖具有實(shí)時(shí)性高，對(duì)人體無害，成本低，便攜性高等優(yōu)點(diǎn)，是心血管疾病最常見的診斷手段。利用超聲心動(dòng)圖重建心臟心室的三維模型，一方面可以低成本且便捷地幫助重現(xiàn)心室的三維模型輔助手術(shù)，同時(shí)可以幫助進(jìn)行心室疾病和心功能指標(biāo)的檢測(cè)，比如，幫助測(cè)量在評(píng)估心臟功能時(shí)最常見的參數(shù)：射血分?jǐn)?shù)(ef)。在計(jì)算ef值時(shí)，需要測(cè)量心室在收縮末期以及收縮末期的容積。然而，由于右心室的形狀不規(guī)則，其容積通常很難被直接測(cè)量。因此，利用超聲圖像右心室輪廓進(jìn)行三維重建對(duì)測(cè)量心功能三維指標(biāo)和重現(xiàn)三維模型輔助手術(shù)都具有重要意義。

2、超聲心動(dòng)圖數(shù)據(jù)具有圖像截面平行以及稀疏的數(shù)據(jù)特點(diǎn)。超聲心動(dòng)圖是醫(yī)生手持探頭在病人胸腔處不同位置和角度對(duì)心臟探測(cè)的剖面圖，因此超聲心動(dòng)圖圖像的剖面圖首先是幾何關(guān)系隨機(jī)的非平行截面數(shù)據(jù)，另外鑒于肋骨遮擋等條件限制，超聲心動(dòng)圖圖像的截面一般較為稀疏。因此，基于超聲心動(dòng)圖輪廓的右心室三維重建具有較大的難度。

3、目前利用超聲心動(dòng)圖進(jìn)行右心室三維重建過程主要由基于知識(shí)方法(kbr)完成。醫(yī)生需要在超聲心動(dòng)圖上標(biāo)記出代表右心室各個(gè)解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)值，然后kbr算法根據(jù)解剖學(xué)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)一個(gè)模板模型變形進(jìn)行三維重建。但是這樣的過程費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，需要操作人員具有一定的專業(yè)知識(shí)且準(zhǔn)確率不可控。目前還沒有一種能夠快速且準(zhǔn)確地在超聲的輪廓圖像上進(jìn)行三維重建的自動(dòng)化方法。

4、人工智能的發(fā)展同時(shí)推動(dòng)著計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用的發(fā)展，利用深度學(xué)習(xí)解決三維重建的問題，目前最常見的方法是利用深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行多視角三維重建。然而在超聲心動(dòng)圖上利用標(biāo)記輪廓進(jìn)行三維重建，由于超聲心動(dòng)圖的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，無法直接利用多視角三維重建模型。多視角三維重建要求輸入一物體在不同視角下的圖像對(duì)物體進(jìn)行三維重建，顯然超聲心動(dòng)圖的輪廓數(shù)據(jù)不滿足多視角重建的輸入要求，因此為了利用深度學(xué)習(xí)強(qiáng)大的三維重建能力需要設(shè)計(jì)全新的適應(yīng)超聲心動(dòng)圖輪廓右心室三維重建的算法框架。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的是提供一種基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法及相關(guān)裝置，可基于超聲心動(dòng)圖準(zhǔn)確快捷的構(gòu)建右心室三維模型。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝巳缦路桨福?/p>

3、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法，包括：

4、獲取超聲心動(dòng)圖中心臟右心室的輪廓標(biāo)注數(shù)據(jù)；

5、根據(jù)所述輪廓標(biāo)注數(shù)據(jù)在三維體素空間生成輪廓點(diǎn)體素?cái)?shù)據(jù)和三維輪廓點(diǎn)的密集凸包體素?cái)?shù)據(jù)；

6、將所述輪廓點(diǎn)體素?cái)?shù)據(jù)和所述密集凸包體素?cái)?shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練后的全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，得出心臟右心室的三維體素模型。

7、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建裝置，包括：

8、數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取超聲心動(dòng)圖中心臟右心室的輪廓標(biāo)注數(shù)據(jù)；

9、三維體素?cái)?shù)據(jù)生成單元，用于根據(jù)所述輪廓標(biāo)注數(shù)據(jù)在三維體素空間生成輪廓點(diǎn)體素?cái)?shù)據(jù)和三維輪廓點(diǎn)的密集凸包體素?cái)?shù)據(jù)；

10、三維重建單元，用于將所述輪廓點(diǎn)體素?cái)?shù)據(jù)和所述密集凸包體素?cái)?shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練后的全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，得出心臟右心室的三維體素模型。

11、第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)所述的基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法。

12、第四方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法。

13、第五方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法。

14、根據(jù)本申請(qǐng)?zhí)峁┑木唧w實(shí)施例，本申請(qǐng)公開了以下技術(shù)效果：

15、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法及相關(guān)裝置，根據(jù)輪廓標(biāo)注數(shù)據(jù)在三維體素空間生成輪廓點(diǎn)體素?cái)?shù)據(jù)和三維輪廓點(diǎn)的密集凸包體素?cái)?shù)據(jù)，將輪廓點(diǎn)體素?cái)?shù)據(jù)和密集凸包體素?cái)?shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練后的全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，得出心臟右心室的三維體素模型。其中，針對(duì)心超圖像的特點(diǎn)使用雙通道數(shù)據(jù)采樣構(gòu)造體素?cái)?shù)據(jù)，因而可以向全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中輸入任何截面數(shù)量和截面幾何關(guān)系的超聲心動(dòng)圖數(shù)據(jù)；對(duì)于稀疏的超聲心動(dòng)圖數(shù)據(jù)算法仍然保有良好的魯棒性，仍然可以保證較高的算法精度。在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明的三維重建自動(dòng)化方案具有快速、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，能夠大幅度減少手動(dòng)計(jì)算的工作量和時(shí)間，能夠準(zhǔn)確快捷的構(gòu)建出右心室三維模型。

技術(shù)特征：

1.一種基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法，其特征在于，所述基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法，其特征在于，根據(jù)所述輪廓標(biāo)注數(shù)據(jù)在三維體素空間生成輪廓點(diǎn)體素?cái)?shù)據(jù)和三維輪廓點(diǎn)的密集凸包體素?cái)?shù)據(jù)，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法，其特征在于，在執(zhí)行步驟“在三維體素空間中表示所述三維輪廓采樣點(diǎn)，得到輪廓點(diǎn)體素?cái)?shù)據(jù)”之前，所述基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法，其特征在于，所述全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型包括編碼器和解碼器；

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法，其特征在于，在執(zhí)行步驟“將所述輪廓點(diǎn)體素?cái)?shù)據(jù)和所述密集凸包體素?cái)?shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練后的全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，得出心臟右心室的三維體素模型”之后，所述基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法，其特征在于，在執(zhí)行步驟“將所述輪廓點(diǎn)體素?cái)?shù)據(jù)和所述密集凸包體素?cái)?shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練后的全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型”之前，還包括：對(duì)所述全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，具體包括：

7.一種基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建裝置，其特征在于，所述基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建裝置包括：

8.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法。

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法。

10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種基于超聲心動(dòng)圖的右心室三維重建方法及相關(guān)裝置，涉及深度學(xué)習(xí)和三維重建領(lǐng)域，方法包括：獲取超聲心動(dòng)圖中心臟右心室的輪廓標(biāo)注數(shù)據(jù)；根據(jù)輪廓標(biāo)注數(shù)據(jù)在三維體素空間生成輪廓點(diǎn)體素?cái)?shù)據(jù)和三維輪廓點(diǎn)的密集凸包體素?cái)?shù)據(jù)；將輪廓點(diǎn)體素?cái)?shù)據(jù)和密集凸包體素?cái)?shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練后的全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，得出心臟右心室的三維體素模型。本發(fā)明可基于超聲心動(dòng)圖準(zhǔn)確快捷的構(gòu)建右心室三維模型。

技術(shù)研發(fā)人員：石軍,李易達(dá),王朝暉,陳俊仕,安虹
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30