[发明专利]局部心腔内三维超声成像系统与方法

说明书

本发明公开了一种局部心腔内三维超声成像系统与方法，该系统包括三维超声成像主机、手柄、导管以及超声探头；三维超声成像主机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。导管的机械结构极为简单，减少了姿态传感器，大幅降低了机械的复杂度和成本；在超声图像采集过程中能够多角度同时获取到图像和空间位置信息，并实现快速、实时的三维成像，避免了接触式成像系统所需的复杂定位算法，简化了计算过程，使成像显示速度更快。

技术领域

本发明涉及心内成像技术领域，尤其涉及一种局部心腔内三维超声成像系统与方法。

背景技术

人口老龄化问题已经成为当今世界上最重要的问题之一。随着经济社会和医药卫生条件的发展，在人类平均预期寿命的显著提高的同时，随之而来的是老龄化情况加剧，且与之各种相关疾病的发病率都会呈现显著上升的趋势。据国内权威机构的相关研究显示，心血管疾病已经超过癌症，占据我国城乡居民疾病死因构成比的首位。因此，通过医学影像技术来辅助心血管疾病的筛查、诊断与治疗，就显得十分重要。

目前，超声技术由于其相对较低的成本、无电离辐射和较好的实时性，成为了心血管影像学检查中非常重要的一环；但由于传统的超声设备仅能提供二维医学影像，超声医生只能根据多幅二维图像去估计病灶的大小与形状，并以此来推测病灶与周边组织的三维几何关系，这对超声医生的经验和技术提出了很高的要求。而近年来，随着心腔内超声心动图(Intracardiac Echocardiography,ICE)技术的发展，应用于心腔内的三维超声成像技术也随之成为临床上一种更加先进的超声检查方法。该技术不仅能实时地观察成像物体的结构形态与运动情况，还能够通过生成的三维模型直观地提供被扫描区域的三维结构信息，使得医生能够更简单、迅速、准确地进行诊断，减少对操作者经验的依赖。

现有的心腔内三维超声成像技术，多是利用电场或磁场来形成心腔几何模型的三维标测，随后参照静态参考电极来构造几何模型。由于此类方法需要导管内的电极直接接触心脏来获取电信号，患者可能由于局部不适引起有意平移，且呼吸和心脏跳动等无意运动都会对标测造成较大影响，需要通过算法去补偿，一定程度上影响了三维建模的精准程度，且无法实现快速、实时的成像效果。而采用超声成像技术便可避免对患者造成电刺激等多种不适，例如在申请号为202110557641.7的专利文献中，记载的通过设置姿态传感器，在超声波器件获取三维超声成像电信号的同时获取超声波器件的三维姿态坐标，从而可以在心脏三维模型构建时精准定位超声波器件的姿态和位置，保证成像质量，更好地还原心脏的跳动状态。然而此种方式，在三维成像时，需要额外在超声波传感器的外周设置位置传感器，造成进入心腔内的传感器结构较大，并且此类介入导管在制作时，较为繁琐；进一步，基于此类结构获取的图像在进行心腔三维成像时，对图像处理的过程较为复杂，因此，迫切需要一种原理、结构更加简单，更加容易部署在临床环境当中，在三维成像时，更够快速计算，实时成像的应用于心腔内超声(ICE)场景下的局部三维超声成像系统及方法。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种局部心腔内三维超声成像系统及成像方法，采用结构简单的转动机构，利用超声探头的转动角度和对应的二维超声图像，统一换算成同一直角坐标系下的数据集；最终实现三维成像，相比于现有技术，部件结构更简单，算法更简化。

为了实现上述目的，本发明的一种局部心腔内三维超声成像系统，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；