1.本发明属于超声检查技术领域，具体涉及一种妇科超声检查用的超声影像重建与评估方法。
背景技术：
2.目前，孕妇在妊娠期进行妇科超声检查时，由于超声设备问题（主要包括图像质量和内嵌参考标准的问题），容易出现误诊、漏诊的情况。例如，1、国内的超声仪器内部的胎龄估算参考方程是上个世纪80年代的国外标准，并不完全适用于中国胎儿，而准确地估算妊娠时间对于做好妊娠期管理，选择适当的终止妊娠时机，减少不必要的产科干预，避免早产或者过期产尤为重要；2、国内的超声仪器设备估算胎儿体重的参考方程也是国外的标准，并不能准确的预估出胎儿的体重大小，有时候误差达到1千克左右，这就极容易影响医师对胎儿健康状态的判断，对于营养摄入甚至分娩方式的选择都会出现严重失误，造成对胎儿停止治疗或者过度治疗，严重者将可能发生医疗事故；3、国内的超声仪器设备内嵌的胎儿生长发育标准使用的是hadlock等人建立的标准，这些标准是国外的，而且是过时的。参考此标准对于胎儿双顶径头围、腹围、股骨和肱骨等发育不能做出准确的判断。国外胎儿的发育与中国胎儿发育程度、速度是不一致的，使用他们的标准很容易将正常胎儿判断为非正常发育胎儿，严重者判断为胎儿生长受限，这对于胎儿将会造成过量的治疗。
3.因此，需要研发出一种妇科超声检查用的超声影像重建与评估方法，通过对图像质量进行提高和建立一个适合多个适合中国胎儿的参考方程，可以减少不必要的产科干预以及提高医生的就诊率。
4.中国专利申请号为cn202110481481.2公开了一种双胎生长发育标准曲线构建的方法，目的是构建与双胎生长发育实际情况拟合程度更高的双胎生长发育标准曲线，适用范围受限，也没有对图像质量增强、其他中国胎儿的参考方程进行改进。
技术实现要素：
5.发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种妇科超声检查用的超声影像重建与评估方法，方法设计合理，通过对超声图像质量进行提高和提供妊娠年龄评估方程的推导、胎儿体重评估方程的推导、股骨长评估方程的推导的方法，可以减少不必要的产科干预以及提高医生的就诊率，应用前景广泛。
6.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种妇科超声检查用的超声影像重建与评估方法，包括超声影像的三维重建方法和评估方程的推导方法；其中，所述超声影像的三维重建方法，包括如下步骤：（1）预处理：通过超声检查设备采集二维超声影像序列图片，将二维超声影像序列图片读入到一个卷积中，通过卷积处理得到神经影像信息技术倡议格式，再导入到itk-snap得到原始二维超声图像，通过自适应中值滤波算法对上述原始二维超声图像进行滤波
预处理；所述自适应中值滤波算法，是将原始二维超声图像的大小设置m
×
n，其中，f(i,j)为坐标点(i,j)的灰度值，w(i,j)为以像素点(i,j)为中心的滤波窗口，初始窗口一般为3
×
3，f
min
、f
max
、f
med
分别为w(i,j)种灰度的最小值、最大值、中值，w
max
为预设的允许最大窗口；所述自适应中值滤波算法的具体实现分为以下两步：1、当f
min ＜f
med
＜f
max ，就转至第2步；否则增大窗口；若窗口大小小于预设最大尺寸，则重复第1步；否则输出f(i,j)；2、当f
min ＜f(i,j) ＜f
max ，就输出f(i,j)，否则输出f
med；
通过上述自适应中值滤波算法可以根据噪声密度改变原始二维超声图像的滤波窗口的大小，对噪声点进行中值滤波，对信号点则保持其灰度值不变；然后，采用高斯梯度滤波对滤波预处理的原始二维超声图像中的每个像素进行相同的平滑处理，再采用高斯一阶函数通过卷积计算出原始二维超声图像的梯度大小，并用梯度值作为原始二维超声图像的边缘特征；接下来采用分割滤波提取出原始二维超声图像的轮廓；（2）三维重建：通过图像重构方法将上述预处理后的二维超声图像重构出三维超声图像，通过mimics软件进行自动化测量。
7.由于采集的二维超声影像序列图片可能受到外部各类噪声的干扰，使得其图像在质量上下降，通过滤波预处理弥补这些噪声带来的干扰，本发明通过采用自适应中值滤波算法可以协调滤波预处理的降噪与保护细节之间的矛盾，然后通过高斯梯度滤波使图像的边缘模糊化，去除图像中过多的细节边缘信息，接着用高斯一阶函数通过卷积计算出图像的梯度大小，并用梯度值作为图像的边缘特征，通过指示划分股骨和背景边界以来增强图像的对比度，加强股骨的灰度值亮度，使图像更加清晰；最后通过分割滤波提取出图像的轮廓。通过上述预处理，有利于提高后续重构的三维超声图像准确度。所述图像重构方法是参考申请号为cn201410148106.6的中国专利。
8.进一步的，上述的妇科超声检查用的超声影像重建与评估方法，所述图像重构方法，包括如下步骤：（1）根据给定的三维超声图像的大小、间隔、初始位姿这三个成像参数，构建感兴趣区域的三维超声原始图像；（2）通过在超声检查设备的超声探头上安装定位装置，在超声检查设备采集二维超声影像序列图片的同时由定位装置采集该序列图片的空间位姿信息，遍历各帧预处理后的二维超声图像，计算预处理后的二维超声图像中每个像素点的统计范围内的像素点对所述每个像素点的贡献，采用主成分分析的方法得到距离贡献阈值，统计范围为二维超声图像中一个像素点周围的8、12、24、28和48邻域；（3）以任意一帧预处理后的二维超声图像为基准图像，依据该序列图片的空间位姿信息，计算其他所有帧预处理后的二维超声图像相对于基准图像的旋转矩阵和平移向量；（4）遍历构建的三维超声原始图像，依据旋转矩阵和平移向量，由搜索范围内的像素点的距离贡献阈值确定其最优插值取值范围，依据最优插值取值范围，根据距离权重因子对三维超声图像体素赋值，并且刷新该体素的距离权重因子，三维超声原始图像的搜索范围不大于二维超声图像的统计范围；最优插值取值范围表示用于插值计算三维超声图像体素值的二维超声序列图像像素点的范围，由一个体素搜索范围内的所有像素点的距离贡献阈值得到；
（5）遍历三维超声图像所有体素，根据搜索范围和距离权重因子采用双线性插值方法计算空缺体素的体素值。
9.进一步的，上述的妇科超声检查用的超声影像重建与评估方法，所述评估方程的推导方法，包括妊娠年龄评估方程的推导、胎儿体重评估方程的推导、股骨长评估方程的推导；其中，所述妊娠年龄评估方程的推导，包括如下步骤：（1）采集数据：招募孕龄从 15 周到 40 周的中国妇女，上述所有的中国妇女均为单胎妊娠，而且新生儿出生时结局正常；收集参与的所有的中国妇女的详细信息，并且对其每次妇科超声检查的数据进行收集，并且定时随访；（2）妊娠年龄评估方程：上述采集的超声数据先通过超声影像的三维重建方法得到三维超声图像,再通过mimics软件对三维超声图像进行胎儿生物学测量值自动化测量；统计所有的胎儿生物学测量值，所述胎儿生物学测量值包括双顶径、头围、腹围和股骨长，包括一阶、二阶和交互项，然后删除不重要的参数，直到所有参数的显著性达到 0.01；然后依据方程拟合程度选择选定的方程，将上述选定的方程使用十折交叉验证技术进行了验证；上述验证方法为将样本数随机分为 10 个相等的部分，其中 9 个用于构建方程，剩余的一部分用于测试方程的准确性，然后再次随机重新分配样本数据，重复十折交叉验证法 100 次；最后，通过验证方程系数的平均值推导出妊娠年龄评估方程。
10.进一步的，上述的妇科超声检查用的超声影像重建与评估方法，所述超高效液相色谱分离用色谱柱的规格为5μm、250mm
×
4.6mm的zorbax elipse plus c18 柱；流动相a为体积比为2:3的乙腈和甲醇的混合溶液，流动相b为体积比为5:95的四丁基溴化铵和甲醇的混合溶液。
11.进一步的，上述的妇科超声检查用的超声影像重建与评估方法，所述胎儿体重评估方程的推导，包括如下步骤：（1）采集数据：与妊娠年龄评估方程的推导的步骤（1）相同；（2）胎儿体重评估方程：上述胎儿体重评估方程是以双顶径、头围、腹围和股骨长为变量，以及通过体重补偿机制后的出生体重为结果导向，再利用多元 logistic 回归方程建立的方程；通过mimics软件对三维超声图像进行自动化测量，得到双顶径、头围、腹围、股骨长的测量值；将胎儿体重评估方程纳入所有的双顶径、头围、腹围、股骨长的测量值，包括一阶、二阶、交互项；依据方程拟合系数选择选定的方程，删除不显著的参数，直到所有参数的显著性达到 0.01，然后将上述选定的方程使用十折交叉验证技术进行验证，上述十折交叉验证技术与妊娠年龄评估方程的推导的步骤（2）相同；最后，通过验证方程系数的平均值推导出胎儿体重评估方程。
12.进一步的，上述的妇科超声检查用的超声影像重建与评估方法，所述股骨长评估方程的推导，包括如下步骤：（1）采集数据：与妊娠年龄评估方程的推导的步骤（1）相同；（2）胎儿体重评估方程：通过mimics软件对三维超声图像进行自动化测量，得到双顶径、头围、腹围、股骨长的测量值，从所有招募的中国妇女采集身高以及配偶身高信息、孕龄；在建立方程前，采用皮尔逊相关系数计算法来检测胎儿生长参数，上述胎儿生长参数包括双顶径、头围、腹围和股骨长，与其父母身高的相关关系，随后再采用配对样本 t 检验来确定父母身高与胎儿生长发育参数的显著性差异；统计所有的股骨长、中国妇女的身高以
及配偶身高信息、孕龄的测量值，包括一阶、二阶、交互项；依据方程拟合系数选择选定的方程，删除不显著的参数，直到所有参数的显著性达到 0.01，然后将上述选定的方程使用十折交叉验证技术进行验证，上述十折交叉验证技术与妊娠年龄评估方程的推导的步骤（2）相同；最后，通过验证方程系数的平均值推导出股骨长评估方程。
13.进一步的，上述的妇科超声检查用的超声影像重建与评估方法，所述超声检查设备为ge voluson e8或者ge voluson e9或者ge voluson e10。
14.所述超声影像的三维重建方法和评估方程的推导方法中使用的超声检查设备均为ge voluson e8或者ge voluson e9或者ge voluson e10（通用医疗电气, 美国），并且使用超声检查设备的超声医师都经过了专门的培训和资格认证，他们的测量技术受到严格的质量保证。经过多次测试， 超声医师之间超声测量的差异在 1 毫米之内，而且有研究表明这种医师之间的测量误差并不会对测量结果造成显著的影响。
15.进一步的，上述的妇科超声检查用的超声影像重建与评估方法，从招募的所有的中国妇女中收集的数据需要进行筛选；1、15 周到 40 周内通过末次月经估算的孕龄与超声估算的孕龄相比，其差值必须在 7 天内；如果不符合这些标准就排除；2、招募的中国妇女中，如果具有孕妇年龄小于 19 岁或者大于 40 岁、孕妇流产超过 2 次、既往有畸形胎儿出生史、月经周期不规律、早孕期超声孕龄与实际孕龄差值超过一周、在过去的 6 到 12 个月里吸烟或非法使用毒品、每天喝一杯或更多的酒精饮料、孕妇合并妊娠期并发症孕妇与丈夫有非传染性疾病的历史、畸形胎儿、羊水量异常的任一情况之一的就排除。
16.本发明中，只有保证这些评估方法的建立是在同一民族的基础上而且具有庞大的样本量、超声医师均经过专业的训练的情况下，才能保证了所建方程的可靠性。当招募的中国妇女的数量越多、全国各地的居民覆盖越大，得到的评估方法就越准确，更适合中国的国情。
17.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明所述的妇科超声检查用的超声影像重建与评估方法，方法设计合理，通过对超声图像质量进行提高和提供妊娠年龄评估方程的推导、胎儿体重评估方程的推导、股骨长评估方程的推导的方法，可以减少不必要的产科干预以及提高医生的就诊率，更适合中国的国情，应用前景广泛。
具体实施方式
18.下面将结合实施例，进一步对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。以下实施例提供了一种妇科超声检查用的超声影像重建与评估方法，所包括超声影像的三维重建方法和评估方程的推导方法。
19.进一步的，所述超声检查设备为ge voluson e8或者ge voluson e9或者ge voluson e10。
20.所述超声影像的三维重建方法和评估方程的推导方法中使用的超声检查设备均为ge voluson e8或者ge voluson e9或者ge voluson e10（通用医疗电气, 美国），并且使用超声检查设备的超声医师都经过了专门的培训和资格认证，他们的测量技术受到严格的
质量保证。经过多次测试， 超声医师之间超声测量的差异在 1 毫米之内，而且有研究表明这种医师之间的测量误差并不会对测量结果造成显著的影响。
21.实施例1所述超声影像的三维重建方法，包括如下步骤：（1）预处理：通过超声检查设备采集二维超声影像序列图片，将二维超声影像序列图片读入到一个卷积中，通过卷积处理得到神经影像信息技术倡议格式，再导入到 itk-snap得到原始二维超声图像，通过自适应中值滤波算法对上述原始二维超声图像进行滤波预处理；所述自适应中值滤波算法，是将原始二维超声图像的大小设置m
×
n，其中，f(i,j)为坐标点(i,j)的灰度值，w(i,j)为以像素点(i,j)为中心的滤波窗口，初始窗口一般为3
×
3，f
min
、f
max
、f
med
分别为w(i,j)种灰度的最小值、最大值、中值，w
max
为预设的允许最大窗口；所述自适应中值滤波算法的具体实现分为以下两步：1、当f
min ＜f
med
＜f
max ，就转至第2步；否则增大窗口；若窗口大小小于预设最大尺寸，则重复第1步；否则输出f(i,j)；2、当f
min ＜f(i,j) ＜f
max ，就输出f(i,j)，否则输出f
med；
通过上述自适应中值滤波算法可以根据噪声密度改变原始二维超声图像的滤波窗口的大小，对噪声点进行中值滤波，对信号点则保持其灰度值不变；然后，采用高斯梯度滤波对滤波预处理的原始二维超声图像中的每个像素进行相同的平滑处理，再采用高斯一阶函数通过卷积计算出原始二维超声图像的梯度大小，并用梯度值作为原始二维超声图像的边缘特征；接下来采用分割滤波提取出原始二维超声图像的轮廓；（2）三维重建：根据给定的三维超声图像的大小、间隔、初始位姿这三个成像参数，构建感兴趣区域的三维超声原始图像；通过在超声检查设备的超声探头上安装定位装置，在超声检查设备采集二维超声影像序列图片的同时由定位装置采集该序列图片的空间位姿信息，遍历各帧预处理后的二维超声图像，计算预处理后的二维超声图像中每个像素点的统计范围内的像素点对所述每个像素点的贡献，采用主成分分析的方法得到距离贡献阈值，统计范围为二维超声图像中一个像素点周围的8、12、24、28和48邻域；以任意一帧预处理后的二维超声图像为基准图像，依据该序列图片的空间位姿信息，计算其他所有帧预处理后的二维超声图像相对于基准图像的旋转矩阵和平移向量；遍历构建的三维超声原始图像，依据旋转矩阵和平移向量，由搜索范围内的像素点的距离贡献阈值确定其最优插值取值范围，依据最优插值取值范围，根据距离权重因子对三维超声图像体素赋值，并且刷新该体素的距离权重因子，三维超声原始图像的搜索范围不大于二维超声图像的统计范围；最优插值取值范围表示用于插值计算三维超声图像体素值的二维超声序列图像像素点的范围，由一个体素搜索范围内的所有像素点的距离贡献阈值得到；遍历三维超声图像所有体素，根据搜索范围和距离权重因子采用双线性插值方法计算空缺体素的体素值；通过上述图像重构方法将上述预处理后的二维超声图像重构出三维超声图像，通过mimics软件进行自动化测量。
22.实施例2所述评估方程的推导方法，包括妊娠年龄评估方程的推导、胎儿体重评估方程的推导、股骨长评估方程的推导；其中，所述妊娠年龄评估方程的推导，包括如下步骤：（1） 采集数据：招募孕龄从 15 周到 40 周的中国妇女，上述所有的中国妇女均
为单胎妊娠，而且新生儿出生时结局正常；收集参与的所有的中国妇女的详细信息，并且对其每次妇科超声检查的数据进行收集，并且定时随访；（2） 妊娠年龄评估方程：上述采集的超声数据先通过超声影像的三维重建方法得到三维超声图像,再通过mimics软件对三维超声图像进行胎儿生物学测量值自动化测量；统计所有的胎儿生物学测量值，所述胎儿生物学测量值包括双顶径、头围、腹围和股骨长，包括一阶、二阶和交互项，然后删除不重要的参数，直到所有参数的显著性达到 0.01；然后依据方程拟合程度选择选定的方程，将上述选定的方程使用十折交叉验证技术进行了验证；上述验证方法为将样本数随机分为 10 个相等的部分，其中 9 个用于构建方程，剩余的一部分用于测试方程的准确性，然后再次随机重新分配样本数据，重复十折交叉验证法 100 次；最后，通过验证方程系数的平均值推导出妊娠年龄评估方程。
23.其中，所述胎儿体重评估方程的推导，包括如下步骤：（1） 采集数据：与妊娠年龄评估方程的推导的步骤（1）相同；（2） 胎儿体重评估方程：上述胎儿体重评估方程是以双顶径、头围、腹围和股骨长为变量，以及通过体重补偿机制后的出生体重为结果导向，再利用多元 logistic 回归方程建立的方程；通过mimics软件对三维超声图像进行自动化测量，得到双顶径、头围、腹围、股骨长的测量值；将胎儿体重评估方程纳入所有的双顶径、头围、腹围、股骨长的测量值，包括一阶、二阶、交互项；依据方程拟合系数选择选定的方程，删除不显著的参数，直到所有参数的显著性达到 0.01，然后将上述选定的方程使用十折交叉验证技术进行验证，上述十折交叉验证技术与妊娠年龄评估方程的推导的步骤（2）相同；最后，通过验证方程系数的平均值推导出胎儿体重评估方程。
24.其中，所述股骨长评估方程的推导，包括如下步骤：（1） 采集数据：与妊娠年龄评估方程的推导的步骤（1）相同；（2） 胎儿体重评估方程：通过mimics软件对三维超声图像进行自动化测量，得到双顶径、头围、腹围、股骨长的测量值，从所有招募的中国妇女采集身高以及配偶身高信息、孕龄；在建立方程前，采用皮尔逊相关系数计算法来检测胎儿生长参数，上述胎儿生长参数包括双顶径、头围、腹围和股骨长，与其父母身高的相关关系，随后再采用配对样本 t 检验来确定父母身高与胎儿生长发育参数的显著性差异；统计所有的股骨长、中国妇女的身高以及配偶身高信息、孕龄的测量值，包括一阶、二阶、交互项；依据方程拟合系数选择选定的方程，删除不显著的参数，直到所有参数的显著性达到 0.01，然后将上述选定的方程使用十折交叉验证技术进行验证，上述十折交叉验证技术与妊娠年龄评估方程的推导的步骤（2）相同；最后，通过验证方程系数的平均值推导出股骨长评估方程。
25.进一步的，从招募的所有的中国妇女中收集的数据需要进行筛选；1、15 周到 40 周内通过末次月经估算的孕龄与超声估算的孕龄相比，其差值必须在 7 天内；如果不符合这些标准就排除；2、招募的中国妇女中，如果具有孕妇年龄小于 19 岁或者大于 40 岁、孕妇流产超过 2 次、既往有畸形胎儿出生史、月经周期不规律、早孕期超声孕龄与实际孕龄差值超过一周、在过去的 6 到 12 个月里吸烟或非法使用毒品、每天喝一杯或更多的酒精饮料、孕妇合并妊娠期并发症孕妇与丈夫有非传染性疾病的历史、畸形胎儿、羊水量异常的任一情况之一的就排除。
26.本发明中，只有保证这些评估方法的建立是在同一民族的基础上而且具有庞大的
样本量、超声医师均经过专业的训练的情况下，才能保证了所建方程的可靠性。当招募的中国妇女的数量越多、全国各地的居民覆盖越大，得到的评估方法就越准确，更适合中国的国情。
27.本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。