[发明专利]一种基于前瞻式心电门控的小鼠心脏成像系统及方法

说明书

本发明属于影像处理技术领域，公开了一种基于前瞻式心电门控的小鼠心脏成像系统及方法，包括：心电信号采集前端，用于获取CT图像采集时的小鼠实时心跳信息；控制板卡，通过获取小鼠心电信息来产生触发电平，并触发X射线探测器完成小鼠投影图像的采集；Micro‑CT采集系统，用于对360个投影数据进行重建。本发明通过捕捉活体小鼠心电信息，提取小鼠心电信号的R波波峰，来判断小鼠心脏的运动相位，并且通过R波峰触发X射线探测器利用Micro‑CT成像技术对小鼠心脏部位进行投影数据序列采集，得到小鼠在每一个角度下的整个心脏运动周期内的多个相位图像，从而恢复出小鼠心脏在一个完整心跳周期内的多个相位的重建图像。

技术领域

本发明属于影像处理技术领域，尤其涉及一种基于前瞻式心电门控的小鼠心脏成像系统及方法。

背景技术

Micro-CT作为针对小动物的医学成像系统，相较于传统医用CT具有成像分辨率高的特点，空间分辨率可以到达微米级，同时其重建精度相较于传统医用CT也更高。Micro-CT成像对心脏成像具有重要意义，而传统的Micro-CT成像存在一些问题：由于使用了门控技术进行投影数据的分时相提取，传统的动态Micro-CT系统存在每次触发光源只能采集一张图像的问题，这样导致了采集速度过慢，大大增加了X射线的曝光量并降低了效率；采集时间的缩短意味着曝光时间减少，从而图像的对比度较低，降低了重建结果的信噪比。

综上所述，现有技术存在的问题是：传统的Micro-CT成像存在采集速度过慢，大大增加了X射线的曝光量并降低了效率；图像的对比度较低，降低了重建结果的信噪比。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于前瞻式心电门控的小鼠心脏成像系统及方法。

本发明是这样实现的，一种基于前瞻式心电门控的小鼠心脏成像系统，所述基于前瞻式心电门控的小鼠心脏成像系统包括：

前端心电信号采集模块，用于获取CT图像采集时的小鼠实时心跳信息；

DSP信号处理板卡，通过获取小鼠的心电信息来产生触发电平，并触发X射线探测器完成小鼠投影图像的采集；

Micro-CT医学影像采集系统，通过RS232与DSP信号处理板卡连接，用于对待扫描物体按360度扫描多个断面，用于对360个投影数据进行重建。

本发明的另一目的在于提供一种所述基于前瞻式心电门控的小鼠心脏成像系统的基于前瞻式心电门控的小鼠心脏成像方法，所述基于前瞻式心电门控的小鼠心脏成像方法包括：以下步骤：

步骤一，将小鼠置于载物台上，位于X光源和X射线探测器之间，所需成像区域置于探测器有效视场之内，将双极导联的前端插入小鼠左前肢及右后肢肌肉组织内，银针末端与纽扣式心电导联接头相连；

步骤二，双电极导联接入心电采集模块，固定于小鼠后侧，处于X射线探测器有效视场外，心电模块的模拟输出端接入DSP信号处理板卡的AD转换输入接口；

步骤三，DSP信号处理板卡的AD转换模块接收模拟心电信号输入，并记录小鼠心电信号模拟输入量的最大电位值，将数值产生的时刻作为小鼠心脏搏动的最舒张时刻，并在测得接近这个最大值的时刻产生一个由0到1的TTL电平变化，高电平应持续超过2ms，达到所需触发X射线探测器的最短维持时间；

步骤四，DSP信号处理板卡的通过AD转换模块判断小鼠心电信号两次波峰之间的时间，并按照探测器所需积分时间判断出小鼠心脏搏动的一个完整周期内应获取的运动相位个数；

步骤五，根据步骤四所得到的单周期相位个数确定PC机对X射线探测器的配置参数，配置探测器的单帧曝光时间、图像序列总帧数、Binning参数、探测器触发模式、探测器扫描模式；