基于心电图的CT心脏扫描系统与实现

摘要

当今世界范围内，计算机断层扫描技术（Computed Tomography，缩写是CT）被广泛的应用于医疗和教育等领域。近些年来，随着我国心脏，心血管疾病的发病率不断高攀，心脏扫描，尤其是对冠状动脉细节的扫描，已经成为CT的重点应用领域。然而由于心脏的周期搏动特性，如何提高心脏扫描的成像质量同时降低患者受到的辐射剂量也成为了CT心脏扫描的重点和难点。
　　针对上述问题，这篇论文首先分析了当前CT心脏扫描技术的研究现状，例举全球主要CT提供商在提高心脏扫描成像质量和降低患者受到辐射剂量方面的各主流技术手段，提出其各自存在的问题。然后以某著名CT设备制造商的Emotion系列CT中心肺扫描接口（Cardio Pulmo Interface，缩写为CPI）模块为基础，进行了深入的研究并且设计出了一种通过实时心电图(ElectronicCardio Gram，缩写是ECG)，提高上述两个指标的系统设计实现。并在论文的结尾提出进一步改良后的，更为严格的系统设计构想。
　　首先讨论了构成该系统设计的功能模块划分:心电信号获取模块、心脏扫描接口模块（本文所论述的系统设计的核心模块）、扫描主控模块、X射线发生模块、数据管理系统以及图像重构模块。
　　接着详细的论述了该系统的核心实现算法。并且围绕该算法的实现，描述了心电信号获取模块、心脏扫描接口模块、扫描主控模块的功能划分和相互间的控制和信息交互。然后对该算法在一些特殊心脏扫描需求和不同的扫描模式下的适应性上进行了分析。同时与其他几种主流技术手段和业内的发展方向进行多角度的对比。
　　最后对该系统设计的技术扩展相关内容进行了深入讨论。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 CT心脏扫描存在的问题

1．1．1 CT的工作原理

1．1．2 心脏扫描的难点

1．2 分析问题：实时心电图的应用

1．3 解决问题：本文的研究内容

1．4 本文的章节安排

第二章 当前CT心脏扫描技术的研究现状

2．1 多层重构CT

2．2 高转数CT

2．3 双源CT

2．4 总结和分析

第三章 基于实时心电图的系统设计

3．1 系统的功能模块框图

3．2 病床

3．3 机架静止部分

3．3．1 心电信号获取模块

3．3．2 心脏扫描接口模块

3．3．3 扫描主控模块

3．3．4 旋转驱动马达

3．4 机架旋转部分

3．4．1 X射线发生模块

3．4．2 数据管理系统(DMS)

3．5 用户接口

3．5．1 图像重构模块

3．5．2 波形显示窗口

3．6 软件系统的设计和实现

3．6．1 功能模块单元的架构

3．6．2 软件系统的交互图

第四章 系统的核心设计和算法

4．1 重构区间的选择方式

4．1．1 回顾性选择方式

4．1．2 前瞻性选择方式

4．1．3 本文中系统设计的原理和效果

4．2 心电信号获取模块在本系统设计中的作用

4．3 心脏扫描接口模块在本系统设计中的作用

4．3．1 人工选择重构区间

4．3．2 自动选择重构区间算法

4．4 自动选择算法的程序实现

4．4．1 基本算法的代码示例

4．4．2 过滤残留噪声点

4．4．3 过滤噪声算法的分析

4．4．4 T，P，R值点的确定

4．4．5 自动选择算法的总结

4．5 扫描主控模块在本系统设计中的作用

4．5．1 心脏图像采样窗口的确定

4．5．2 实现采样窗口的代码示例

4．6 自动选择算法的适应性分析

4．6．1 多周期心脏采集

4．6．2 心律不齐症状的心脏扫描

4．6．3 心律不齐：对原算法的分析和改进

4．6．4 窦性心律不齐症状的心脏扫描

4．6．5 序列式扫描和螺旋式扫描

4．7 本系统设计与当前主流CT心脏扫描技术方向的对比

4．7．1 多层重构CT的对比

4．7．2 高转数CT的对比

4．7．3 双源CT的对比

4．7．4 对比小结

第五章 本系统设计的扩展和延伸

5．1 本系统设计的扩展性和延伸性分析

5．1．1 极大值点检测算法的扩展

5．1．2 极大值点扩展检测算法的分析

5．1．3 T，P值点检测算法的扩展

5．1．4 扩展小结

5．2 结论

参考文献

致谢

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