[發(fā)明專利]一種實時構(gòu)建心臟三維模型的裝置及其構(gòu)建方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010329586.1
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111710043A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曉燕;張健;孫雪梅
• 申請（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)附屬醫(yī)院
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T5/00
• 代理公司: 北京科家知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 徐思波

本發(fā)明公開了一種實時構(gòu)建心臟三維模型的方法及裝置，具體涉及三維重建技術(shù)領(lǐng)域，包括圖像采集模塊，所述圖像采集模塊的連接端設(shè)有計時標(biāo)記模塊，所述圖像采集模塊的輸出端設(shè)有中心處理器，所述中心處理器的連接端設(shè)有數(shù)據(jù)存儲模塊。本發(fā)明通過采集人體多角度心臟X線二維攝片，提取各角度二維攝片特征計算出建模數(shù)據(jù)值，構(gòu)建三維坐標(biāo)系，將建模數(shù)據(jù)值代入構(gòu)建網(wǎng)格模型，在網(wǎng)格模型外側(cè)覆膜并根據(jù)數(shù)據(jù)參數(shù)延伸厚度，隨后修補(bǔ)斷面和尖刺面，增加血管、凹凸和紋理細(xì)節(jié)，填充顏色、陰影并模糊均勻畫質(zhì)，實現(xiàn)實時建模的逼真效果，捕捉三維模型運(yùn)動軌跡和幅度，代入三維模型模擬心臟運(yùn)動，生成運(yùn)動動畫，提高模型展示的視覺效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三維重建技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種實時構(gòu)建心臟三維模型的裝置及其構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

心血管疾病，又稱為循環(huán)系統(tǒng)疾病，是一系列涉及循環(huán)系統(tǒng)的疾病，循環(huán)系統(tǒng)指人體內(nèi)運(yùn)送血液的器官和組織，主要包括心臟、血管(動脈、靜脈、微血管)，心血管疾病一直是威脅人類健康的頭號殺手，發(fā)病率以及致殘、致死率居高不下。近十年來，心臟介入手術(shù)廣泛應(yīng)用于臨床，大大提高了心血管疾病的治愈率、生存率，使得無數(shù)患者獲益。因為心臟的解剖結(jié)構(gòu)、大小具有較大的個體差異性，術(shù)前獲取每個患者的三維心臟結(jié)構(gòu)模型有利于提

高手術(shù)的安全性和成功率。

專利申請公布號CN 109700528 A的中國專利公開了一種實時構(gòu)建心臟三維模型方法及裝置，包括獲取不同角度的心臟X線二維攝片；基于三維重建技術(shù)，對獲取到的心臟X線二維攝片，建立X線心臟三維模型；獲取心臟CT攝片，對心臟CT攝片進(jìn)行三維重建，得到CT心臟三維模塊，基于大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的方式，比對CT心臟三維模型和X線心臟三維模型，得到比對結(jié)果，根據(jù)比對結(jié)果優(yōu)化X線心臟三維模型，得到優(yōu)化的心臟三維模型；顯示優(yōu)化的心臟三維模型。通過基于不同角度的心臟X線二維攝片建立X線心臟三維模型，使得本發(fā)明所依賴的設(shè)備簡單、需求低，節(jié)約成本，無需注射造影劑，操作更為簡單、方便、易執(zhí)行。

但是上述技術(shù)方案中提供的一種實時構(gòu)建心臟三維模型方法及裝置在實際運(yùn)用時，仍舊存在較多缺點，如模型構(gòu)建誤差大，模型多為灰度圖，無法還原細(xì)節(jié)，且不能實時監(jiān)測心臟運(yùn)動，視覺效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的實施例提供一種實時構(gòu)建心臟三維模型的方法及裝置，通過采集人體多角度心臟X線二維攝片存儲為圖片集并按采集角度排序，提取各角度二維攝片特征計算出建模數(shù)據(jù)值，構(gòu)建三維坐標(biāo)系，并將建模數(shù)據(jù)值代入構(gòu)建網(wǎng)格模型，在網(wǎng)格模型外側(cè)覆膜并根據(jù)數(shù)據(jù)參數(shù)延伸厚度，隨后修補(bǔ)斷面和尖刺面，增加血管、凹凸和紋理細(xì)節(jié)，填充顏色、陰影并模糊均勻畫質(zhì)，實現(xiàn)實時建模的逼真效果，捕捉三維模型運(yùn)動軌跡和幅度，代入三維模型模擬心臟運(yùn)動，生成運(yùn)動動畫，提高模型展示的視覺效果，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種實時構(gòu)建心臟三維模型的裝置，包括圖像采集模塊，所述圖像采集模塊的連接端設(shè)有計時標(biāo)記模塊，所述圖像采集模塊的輸出端設(shè)有中心處理器，所述中心處理器的連接端設(shè)有數(shù)據(jù)存儲模塊，所述中心處理器的連接端設(shè)有模型展示模塊，所述中心處理器的連接端設(shè)有三維模型構(gòu)建系統(tǒng)；

所述三維模型構(gòu)建系統(tǒng)包括圖像處理模塊、三維生成模塊、模型細(xì)化模塊和動態(tài)編輯模塊，所述圖像采集模塊用于采集多角度心臟X線二維攝片，計時標(biāo)記模塊記錄心臟X線二維攝片拍攝時間，生成圖片集導(dǎo)入中心處理器，并在數(shù)據(jù)存儲模塊備份，所述圖像處理模塊從數(shù)據(jù)存儲模塊中讀取多角度心臟X線二維攝片信息，并在此基礎(chǔ)上獲得模型數(shù)據(jù)，該模型數(shù)據(jù)發(fā)送至三維生成模塊進(jìn)行三維建模，建模完成后模型細(xì)化模塊對模型表面進(jìn)行細(xì)節(jié)處理，生成精確三維模型，動態(tài)編輯模塊比對持續(xù)生成的三維模型變化，生成動態(tài)模型并在模型展示模塊顯示；