[发明专利]三维超声波成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及三维超声波成像系统。

背景技术

最近，对三维诊断实践重视使三维超声波设备得到快速发展。较之CT和MRI成像，三维超声波是获取立体成像的低成本解决方案。此外，其操作无须集中培训和辐射保护。而且其硬件可以拆卸且有可能具有便携性。三维超声波成像已广泛用于异常胎儿、淋巴结和心脏等疾病的检查或诊断。

最近有针对三维超声波成像开发了很多不同技术。鉴于获取方法，其可分为四类：二维转换器阵列、机械扫描仪以及具有和不具有位置信息的徒手扫描方法。

二维转换器阵列的系统可实时提供大量重要三维图像，但是较为昂贵且不易购买。

机械扫描方法中，超声波转换器被转动或调动从而通过从位于扫描头的步进电机获取位置数据。根据机械移动的类型，可采用线性移动将得到的B超声波扫描排列成一系列平行的片段，采用倾斜移动将得到的B超声波扫描排列成楔形，采用旋转移动将得到的B超声波扫描排列成锥形或圆柱形，因此为位置测量提供高准确性，但是机械扫描方法的移动范围受扫描设备限制。

相对于机械扫描方法，临床医生通过徒手扫描方法在体表操作超声波探头所受限制更小。探头的位置和方向可使用方位感应设备记录下来，并用于重建三维数据集。现有许多不同的方位传感器可供使用，包括电磁感性设备、脉冲超声定位、铰接臂和光学传感器。上述设备都较为昂贵、庞大或不准确。也有很多设备不使用任何方位感应设备但通过获取自图像的信息估测B超声波扫描之间的相对位置和方向。但是，此类设备要求探头可在一个方向上稳定移动但不能在B超声波扫描时进行大规模转动和变换。此外，由于在数据获取期间移动测量产生的错误，此类设备不能提供准确的距离或体积测量。

发明内容

本发明目的在于一种三维超声波成像系统，其具有测量准确性，简单的步骤以及低廉的成本。

本发明提供一种三维超声波成像系统，包括超声波探头、至少一个第一摄像头、定位模块、超声波扫描仪以及计算模块，其中所述摄像头附着于所述超声波探头上，所述定位模块放置在所述摄像头的取景范围内，超声波扫描仪提供身体各部位相应的超声波图像，同时摄像头提供实时视频，计算模块同时收集扫描图像和视频并执行相应计算生成三维图像；所述定位模块包括一组定位标识，所述定位标识包括两条相互垂直平分的线段以及四个位于线端的标识块，所述四个标识块具有已知面积和中心，所述计算模块根据当前定位标识和初始定位标识之间的相对关系计算生成三维图像。

如本发明的优选实施例所述的三维超声波成像系统，所述摄像头为黑白摄像头、彩色摄像头或红外摄像头。

如本发明的优选实施例所述的三维超声波成像系统，在所述摄像头或所述定位模块中附加照明单元。

如本发明的优选实施例所述的三维超声波成像系统，所述摄像头与超声波探头成一体化。

如本发明的优选实施例所述的三维超声波成像系统，所述超声波探头上有一按键用来设定实时视频的初始帧。

如本发明的优选实施例所述的三维超声波成像系统，还包括第二摄像头，用于观测所述身体各部位以确定相应身体各部位的移动并修正所获得的所述超声波探头的移动。

如本发明的优选实施例所述的三维超声波成像系统，所述定位标识中的所述线段和标识块都有其特定的编码。

如本发明的优选实施例所述的三维超声波成像系统，所述计算模块根据在一平面内当前线段交点和初始线段交点之间的距离确定在所述平面内扫描的位移。

如本发明的优选实施例所述的三维超声波成像系统，所述计算模块根据在一平面内当前线段和初始线段之间的角度确定在所述平面内扫描的转动角度。

如本发明的优选实施例所述的三维超声波成像系统，所述计算模块根据在一方向上垂直于所述方向的当前线段和初始线段的长度比率确定在所述方向上扫描的位移。

如本发明的优选实施例所述的三维超声波成像系统，所述计算模块根据在以一方向为轴转动时，所述轴两侧的标识块的当前面积的比率确定以所述方向为轴的转动的角度。

如本发明的优选实施例所述的三维超声波成像系统，所述计算模块根据在以一方向为轴转动时，线段当前交点在与所述轴垂直的线段上的位置确定以所述方向为轴的转动的角度。

如本发明的优选实施例所述的三维超声波成像系统，所述定位模块包括在沿一个方向连续排列的多组定位标识，针对定位标识的跟踪将随摄像头的移动从采用当前组定位标识转移到下一组定位标识。