本申请涉及图像处理领域,具体涉及一种具有定位引导功能的超声成像提示系统。
背景技术:
1、增强ct(computed tomography,电子计算机断层扫描)/mri(magnetic resonanceimaging,磁共振成像)和超声造影是影像学中能够提供肝脏肿瘤诊断意见的技术,增强ct/mri是注射相应的ct/mri造影剂后采集ct/mri图像,肿瘤会在门脉期增强显示,增强ct/mri具有视野广阔,分辨率高,对比性高的优点,但是增强ct/mri是一种静态图像,术中无法实时显示,在进针过程中无法实时跟踪。因此一般会采用增强ct/mri观察是否有可疑病灶,及病灶的大概位置,然后用实时超声进行进一步定位诊断和进针治疗。
2、超声造影是在注射相应的超声造影剂后采集超声造影图像,造影剂在肿瘤处相比于肝脏组织会更快的灌注和消退,超声造影对比性高,是一种实时动态图像,但其成像受到探头位置的限制,无法完整全面的观察整个肝脏组织,需要首先将探头放置在相应的目标位置上,然后注射造影剂,采集超声造影图像进行诊断。
3、在超声检查中,医生需要首先将探头放置在合适的位置,扫查病灶或检查部位对应的切面,才能获得病灶或目标图像,从而进一步进行测量诊断。如在肝脏肿瘤诊断中,医生需要遍历整个肝脏,从中找到疑似病灶,然后将探头放置在正确的位置,采集合适的结节切面,进行诊断。或者再进一步注入造影剂,观察该切面中疑似病灶与周围组织造影剂灌注的不同和区别,判断结节良恶性。由此可见,超声造影虽然能够实时观察目标部位,但其成像效果、诊断准确度与采集图像的探头位置有关,需要医生将探头精确地放置在正确的位置才能采集正确的切面,这个过程依赖医生的业务能力和熟练程度,不利于相关检查技术的标准化和推广。
4、当前已经存在基于深度学习的方式对探头位置进行引导,引导探头采集到标准切面,如基于深度学习网络cnn、残差神经网络resnet、长短时间记忆网络lstm。但在实际的操作过程中,由于每个人的解剖结构都不同,相应的标准切面也不同,训练能够覆盖不同区域、不同年龄、不同器官、不同切面、不同设备的深度学习网络需要足够多的数据库。并且基于深度学习的方案通过图像判断探头位置,需要探头始终与皮肤紧密接触,没有有效图像时,无法判断探头位置,且超声成像易受到肋骨,肺胃肠道中的气体影响,医生使用并不方便。可见现有基于深度学习的引导方案,探头定位和实际标准切面位置还存在较大差异,医生操作不便,无法满足临床需求。
5、因此,如何实现超声探头的准确定位,是当前亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本申请提供一种具有定位引导功能的超声成像提示系统,能够自动精确引导超声探头至目标结构或目标切面。
2、第一方面,本申请实施例提供一种具有定位引导功能的超声成像提示系统,所述具有定位引导功能的超声成像提示系统包括:
3、确定模块,其用于获取三维医学图像,并基于获取的三维医学图像确定待检测的目标区域;
4、配准模块,其用于基于带空间定位组件的超声成像装置获取实时的二维医学图像,并将所述二维医学图像与三维医学图像进行配准;
5、计算模块,其用于基于目标区域在三维医学图像中的位置、二维医学图像与三维医学图像间的配准关系,以及二维医学图像的位置信息,计算得到二维医学图像与目标区域间的相对位置;
6、提示模块,其用于对所述计算模块计算得到的二维医学图像与目标区域间的相对位置进行提示,以实现超声成像装置中超声探头位置的引导确定。
7、结合第一方面,在一种实施方式中,所述三维医学图像为ct或mri图像。
8、结合第一方面,在一种实施方式中,所述将所述二维医学图像与三维医学图像进行配准,其中,对于图像间的配准,包括面面配准、点面配准或点点配准。
9、结合第一方面,在一种实施方式中,所述将所述二维医学图像与三维医学图像进行配准,具体为:
10、将实时获取的二维医学图像与预先获取的三维医学图像间进行配准,得到配准矩阵;
11、基于配准矩阵,以及超声成像装置中超声探头的位置,计算得到三维医学图像在世界坐标系中的位置。
12、结合第一方面,在一种实施方式中,所述计算得到三维医学图像在世界坐标系中的位置,具体的计算方式为:
13、p=t*inv(r)
14、其中,p表示三维医学图像在世界坐标系中的位置,t表示配准矩阵,inv表示矩阵的逆运算,r表示超声成像装置中超声探头在世界坐标系中的位置。
15、结合第一方面,在一种实施方式中,所述计算得到二维医学图像与目标区域间的相对位置,具体的计算方式为:
16、d=inv(m)*p*r
17、其中,d表示二维医学图像与目标区域间的相对位置,即超声成像装置中超声探头与目标区域间的相对位置,根据超声探头与目标区域间的相对位置d即可进行超声探头移动至目标区域的提示,m表示目标区域的位置。
18、结合第一方面,在一种实施方式中,所述超声成像装置包括:
19、发射组件,其包括用于向目标位置发射超声波,以及接收反射回的超声波并将其转换为电信号的超声探头,且所述超声探头上设有用于对超声探头进行实时定位的空间定位组件;
20、处理组件,其包括用于对超声探头转换得到的电信号进行处理,以计算得到目标位置超声图像的处理器,所述处理器还用于基于超声探头的定位信息计算得到超声图像在世界坐标系中的坐标和姿态。
21、结合第一方面,在一种实施方式中,所述空间定位组件为磁导航传感器、光学传感器或惯性导航传感器。
22、结合第一方面,在一种实施方式中,所述超声探头包括多个换能器阵元,所述换能器阵元用于根据激励电信号向目标位置发射超声波,以及接收反射回的超声波并将接收的超声波转换为电信号。
23、结合第一方面,在一种实施方式中,
24、所述超声探头的后端设有发射接收选择开关,所述发射接收选择开关用于实现超声探头发射超声波以及接收超声波的选择控制;
25、所述处理组件还包括波束合成模块,所述波束合成模块用于将超声探头转换得到的电信号进行延时、变迹加权、动态孔径、累加和iq解调处理,并将处理后的电信号传输至处理器。
26、本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果包括:
27、通过在超声探头上设有用于对超声探头进行实时定位的空间定位组件,在实际的操作过程中与ct/mri图像信息进行结合,自动精确引导超声探头至目标结构或目标切面,具有定位精度高、准确率高,且无需将超声探头时刻与皮肤接触、医生操作方便等优点,能够帮助医生快速找到标准切面,减少医生临床操作时间,提高诊断准确率,具有较高的临床应用价值。
1.一种具有定位引导功能的超声成像提示系统,其特征在于,所述具有定位引导功能的超声成像提示系统包括:
2.如权利要求1所述的一种具有定位引导功能的超声成像提示系统,其特征在于:所述三维医学图像为ct或mri图像。
3.如权利要求1所述的一种具有定位引导功能的超声成像提示系统,其特征在于:所述将所述二维医学图像与三维医学图像进行配准,其中,对于图像间的配准,包括面面配准、点面配准或点点配准。
4.如权利要求1所述的一种具有定位引导功能的超声成像提示系统,其特征在于,所述将所述二维医学图像与三维医学图像进行配准,具体为:
5.如权利要求4所述的一种具有定位引导功能的超声成像提示系统,其特征在于,所述计算得到三维医学图像在世界坐标系中的位置,具体的计算方式为:
6.如权利要求5所述的一种具有定位引导功能的超声成像提示系统,其特征在于,所述计算得到二维医学图像与目标区域间的相对位置,具体的计算方式为:
7.如权利要求1所述的一种具有定位引导功能的超声成像提示系统,其特征在于,所述超声成像装置包括:
8.如权利要求7所述的一种具有定位引导功能的超声成像提示系统,其特征在于:所述空间定位组件为磁导航传感器、光学传感器或惯性导航传感器。
9.如权利要求7所述的一种具有定位引导功能的超声成像提示系统,其特征在于:所述超声探头包括多个换能器阵元,所述换能器阵元用于根据激励电信号向目标位置发射超声波,以及接收反射回的超声波并将接收的超声波转换为电信号。
10.如权利要求9所述的一种具有定位引导功能的超声成像提示系统,其特征在于: