[發明專利]胎兒顱腦標準切面生成方法、裝置和超聲成像顯示系統

在審

• 申請號: 202210517580.6
• 申請日: 2022-05-13
• 公開（公告）號: CN115035207A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 林江莉;魚婭蘭;韓霖
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06T17/00;G06T3/00;G06T7/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于胎兒顱腦標準切面生成方法，其特征在于，所述方法包括步驟：

三維超聲系統采集超聲三維體數據，采用仿射變換對三維體數據校準；

對校準后的所述三維體數據進行采樣，生成系列二維切面圖像；

設置所有所述二維切面圖像的回歸標簽，隨機同步旋轉所述二維切面圖像和所述二維切面圖像的所述回歸標簽；

在卷積神經網絡中加入注意力矩陣，利用所述卷積神經網絡訓練所述二維切片圖像和對應的所述回歸標簽，得到訓練后的所述卷積神經網絡，所述卷積神經網絡擬合得到所述回歸標簽和所述二維切片圖像之間的函數關系；

醫生采用超聲系統掃描選定一個標準切面，選取該標準切面上具有關聯性的連續幀2D切面圖像，將所述2D切面圖像輸入所述卷積神經網絡，預測其對應在三維空間的位置坐標；根據所述2D切面圖像和其他各標準平面間的位置關系，計算得到其他各標準平面的位置坐標，在三維體數據中對應的坐標位置采樣產生其他標準切面圖像。

2.根據權利要求1所述的基于胎兒顱腦標準切面生成方法，其特征在于，對校準后的所述三維體數據進行采樣，生成二維系列切面圖像具體包括：

使用斐波那契球面，采樣平面法向量均勻分布在球體表面，在每一個法向量方向上等間隔生成若干平面，在所述若干平面上對所述三維體數據進行采樣得到超聲二維切面數據；

將標準圖譜的胎兒MRI圖像按照相同的仿射變換映射到同一坐標系下，作為胎兒超聲顱腦的像素級掩膜標簽，用于提取所述超聲二維切面數據的感興趣區域ROI，得到系列所述二維切面圖像。

3.根據權利要求2所述的胎兒顱腦標準切面生成方法，其特征在于，所述采樣平面法向量均勻分布在球體表面具體為：

斐波那契網格采樣實現球面上點的均勻分布，其通過P(φ，θ)表示采樣平面法向量，φ表示方位角，θ表示仰角；采樣平面的法向量個數為n,則和可以通過公式(1)和公式(2)分別計算得到：

其中，φ_i,θ_i表示當前第i個法向量的方位角和仰角，i∈(1,n)。

4.根據權利要求1所述的胎兒顱腦標準切面生成方法，其特征在于，所述卷積神經網絡主要由三部分組成，包括特征提模塊、注意力模塊和預測模塊；其中，特征提取模塊由VGG16網絡作為基礎的特征提取器，用于提取所述二維切面圖像的深層特征。

5.根據權利要求4所述的胎兒顱腦標準切面生成方法，其特征在于，所述注意力矩陣具體包括：

輸入的M張二維切面圖像h,w分別為二維切面圖像的高和寬；

經過特征提取器后，產生特征向量將Vi分別送入到注意力機制模型中生成注意力矩陣。

6.根據權利要求5所述的胎兒顱腦標準切面生成方法，其特征在于，所述注意力機制模型具體為：

計算目標值(target)和輸入值(source)之間的相關性，所述相關性計算具體包括：求兩者的向量點積、求兩者的向量Cosine相似性或者通過在引入額外的多層感知器來求值；其中，使用多層感知器組成包括alpha和beta兩部分，具體計算方法的公式(3)為：

Similarity(target_i,source_j)＝alpha(target_i,source_j)·beta(target_i,source_j)^T (3)

其中，target,source分表表示提取的特征向量Vi,Vj，用以計算輸入的兩張二維切面圖像之間的相似性。

7.根據權利要求4-6之一所述的胎兒顱腦標準切面生成方法，其特征在于，所述醫生采用超聲系統掃描選定2D標準切面中，選定的標準切面包括丘腦水平橫切面、側腦室水平橫切面、小腦水平橫切面中的一種；所述其他標準切面圖像包括丘腦水平橫切面、側腦室水平橫切面、小腦水平橫切面、正中矢狀切面、側腦室體部冠狀切面、小腦冠狀切面、側腦室三角區冠狀切面在內的一種或多種。