[发明专利]一种超声探头自定位装置及其自定位方法

说明书

本发明公开一种超声探头自定位装置及其自定位方法，包括超声仿体，所述超声仿体内嵌设有一定形式排布的反射颗粒线。工作时使超声仿体的顶面与超声探头贴合，超声仿体的底面放置于接触平面，根据超声仿体中预设的反射颗粒线的超声成像，确定超声波探头的平面位置、平面旋转角度θ和空间旋转角度使用这三个数据可在空间中唯一确定超声探头的空间位置，在低成本、低操作难度的情况下实现智慧超声。

技术领域

本发明涉及超声波探测技术领域，具体涉及一种超声探头自定位装置及其自定位方法。

背景技术

超声影像相对于其他医学影像(CT，MRI，X光)具有无创，实时，可重复，成本低等优点，且随着发展出现了便携式超声和智能超声(三维超声)。为实现三维超声，一般采用机械滑轨，传感器，或二维超声探头，三者本质是确立系列二维超声图像的三维位置。

如“一种基于光学定位的超声探头标定方法”，任亮、邱天爽、郭勇，《中国生物医学工程学报》，第32卷5期，2013年10月，公开的一种基于光学定位的超声探头标定方法，在手持二维超声探头扫描重建三维超声图像之前，需要进行超声探头标定，设计一种由两个互相垂直的平面组成的立体标定模板。在标定过程中，手持超声探头扫描标定模板，由光学定位设备获取摄像机与模板的变换矩阵、超声探头与摄像机的变换矩阵。每次扫描得到超声声束与模板三正交轴的3个交点，共构造6个标定方程。当采集两幅以上标定图像时，即可非线性优化求解得到超声图像与超声探头的变换矩阵，未知量包括6个空间变量和两个超声图像比例因子。这种方法是采用外界设备进行探头的位置测量，这就导致了设备绑定带来的成本提高和便携度降低，且对设备的使用复杂程度不友好等问题。

又如中国专利申请文件CN109567864A公开的一种可定位的超声探头，超声探头的检测面有一开口；该开口上方，超声探头内部固定一个成像组件，超声探头使用时，用于获取被测人员身体接触面的图像；开口处固定一个抗弯曲的透光垫片，完全覆盖开口，超声探头使用时，用于防止耦合剂倒灌，以及保证探头检测面的光滑性；探头包含一个图像处理模块，通过分析比对一定时间内成像组件获取的图像序列，计算超声探头移动水平及竖直方向的位移。所述的成像组件包括：①基于光学原理的成像元件及发光元件；②基于热学原理的热成像组件；进一步的，所述透光垫片可以对于特定光线有一定的失光率。这种方法是对超声探头进行处理，一定高程度上可以通过一体化来提高设备的便携度，但对探头的改造的同时会带来更高的成本。

因此，实现超声探头的自定位在超声设备智能化实现中有着很重要的地位。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种超声探头自定位装置及其定位方法，旨在不通过外部检查设备和改进超声探头的方法，仅使用传统的超声扫描设备，利用超声耦合垫片的特殊性质，直接获取出探头的三维位置信息，在低成本、低操作难度的情况下实现智慧超声。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案是：

一种超声探头自定位装置，包括超声仿体，所述超声仿体内嵌设有一定形式排布的反射颗粒线。

进一步地，所述超声仿体为超声耦合垫片。

进一步地，所述反射颗粒线有两组，第一组反射颗粒线包含线性排布的反射颗粒线1-4，横向排布于超声耦合垫片的顶面，其中反射颗粒线2-4组成N字形，反射颗粒线1与反射颗粒线2平行且紧邻排布，呈“1N”字形；第二组反射颗粒线包含线性排布的反射颗粒线5-7，纵向排布于超声耦合垫片的纵向中心面上，呈“N”字形。

一种包含上述超声探头自定位装置的自定位方法，工作时使超声耦合垫片的顶面与超声探头贴合，超声耦合垫片的底面放置于接触平面，根据超声耦合垫片中预设的反射颗粒线的超声成像，确定超声波探头的平面位置、平面旋转角度θ和空间旋转角度，以此确定超声探头的空间位置。