[发明专利]局部心腔内三维超声成像系统与方法

权利要求书

1.一种局部心腔内三维超声成像系统，其特征在于，包括三维超声成像主机、与所述超声成像主机连接的手柄、与所述手柄连接的导管以及设置在所述导管内的超声探头；

所述手柄上设有转动机构及码盘；所述转动机构用于带动导管内的超声探头在医生感兴趣的RIO区域进行左右摆动调整超声成像角度；所述码盘用于获取超声探头在导管内旋转时转过的总角度；

所述三维超声成像主机，用于获取超声探头采集的二维超声图像及根据所述总角度计算相邻两个超声图像之间的角度；将不同角度采集的二维超声图像，进行三维矩阵转换，形成同一个直角坐标系下的三维空间的像素点的数据集；并将三维空间的像素点的数据集，通过映射成体素点，形成三维图像。

2.根据权利要求1所述的局部心腔内三维超声成像系统，其特征在于，所述转动机构包括转动件和牵引丝；所述牵引丝包括第一牵引丝和第二牵引丝；所述第一牵引丝和第二牵引丝均一端与所述转动件连接，另一端与所述超声探头连接。

3.根据权利要求1所述的局部心腔内三维超声成像系统，其特征在于，所述手柄上设有伺服电机，所述伺服电机的驱动输出端连接码盘。

4.根据权利要求1所述的局部心腔内三维超声成像系统，其特征在于，所述根据所述总角度计算相邻两个超声图像之间的角度，采用以下公式计算：

其中，γ为相邻两个超声图像之间的角度，f₀为超声成像设备的帧率；t为旋转件旋转的时间。

5.根据权利要求4所述的局部心腔内三维超声成像系统，其特征在于，所述将不同角度采集的二维超声图像，进行三维矩阵转换时，所述三维矩阵采用如下形式：

其中：nγ表示获取第n张图像时，转动件旋转的角度值。

6.根据权利要求1所述的局部心腔内三维超声成像系统，其特征在于，所述将不同角度采集的二维超声图像，进行三维矩阵转换时，按照如下方法：

将采集的二维超声图像的第一张的宽度方向作为直角坐标系的X轴，深度方向作为直角坐标系的Z轴，不同旋转角度换算为Y轴；

在Y轴采用插值法，构建平行数据矩阵；

将不同旋转角度，利用构建的平行数据矩阵，在XYZ坐标系的Y轴进行映射；完成三维矩阵转换，形成同一个直角坐标系下的三维空间的像素点的数据集。

7.根据权利要求1所述的局部心腔内三维超声成像系统，其特征在于，所述三维超声成像主机在形成三维图像时，还包括：

对所述三维空间的像素点的数据集中的每个像素点，寻找对应的规则长方体的中心点作为对应的体素点；

将像素点的像素值赋值给对应的体素点；

以体素点为单位，进行体绘制，建立可视化的三维数据，形成三维图像。

8.一种局部心腔内三维超声成像方法，基于上述权利要求1-7中任意一项所述的局部心腔内三维超声成像系统进行实施，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取超声探头采集的二维超声图像及转动的总角度；

S2、根据所述总角度，计算采集的每一帧二维超声图像的角度值；

S3、将不同角度采集的二维超声图像，进行三维矩阵转换，形成同一个直角坐标系下的三维空间的像素点的数据集；并将三维空间的像素点的数据集，通过映射成体素点，形成三维图像。

9.根据权利要求8所述的局部心腔内三维超声成像方法，其特征在于，在S3中，所述将不同角度采集的二维超声图像，进行三维矩阵转换时，包括如下步骤：

S301、将采集的二维超声图像的第一张的宽度方向作为直角坐标系的X轴，深度方向作为直角坐标系的Z轴，不同旋转角度换算为Y轴；

S302、在Y轴采用插值法，构建平行数据矩阵；

S303、将不同旋转角度，利用构建的平行数据矩阵，在XYZ坐标系的Y轴进行映射；完成三维矩阵转换，形成同一个直角坐标系下的三维空间的像素点的数据集。

10.根据权利要求8所述的局部心腔内三维超声成像方法，其特征在于，在S3中，所述将三维空间的像素点的数据集，通过映射成体素点，形成三维图像，包括以下步骤

S311、对所述三维空间的像素点的数据集中的每个像素点，寻找对应的规则长方体的中心点作为对应的体素点；

S312、将像素点的像素值赋值给对应的体素点；

S313、以体素点为单位，进行体绘制，建立可视化的三维数据，形成三维图像。