[发明专利]超声探头、三维成像方法及装置、放疗定位追踪方法

说明书

本发明公开一种超声探头、三维成像方法及装置、放疗定位追踪方法，超声探头包括：至少两组线性换能器相控阵列，每组线性换能器相控阵列包括多个线性排列的阵元；每组线性换能器相控阵列均能够获取其正下方标记物标记点切面的二维超声图像。本发明能够获取标记物多个不同位置标记点切面的二维超声图像，用二维成像时间完成标记物的三维成像，实现对标记物高实时性的动态追踪，通过拟合放疗前建立的映射模型和匹配模型，实现对肿瘤精准的实时定位和追踪，进而实现动态肿瘤的精准放疗，本发明公开的放疗定位追踪方法简单灵活，实时性强，成本低，精度高，对病人友好，易于临床普及。

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，具体涉及一种超声探头、三维成像方法及装置、放疗定位追踪方法。

背景技术

病人在放疗开始前通过激光或IVS(ImageViewingSystem，图像引导系统)进行摆位，在放疗过程中认为肿瘤是静态的、不动的。但是肺、肝等部位肿瘤会随着呼吸产生位移和形变，即使进行了精确的摆位，肿瘤也会因为呼吸运动或肠胃蠕动偏离目标位置范围达0.8～2.5cm，导致在放疗过程中射线不能全部作用在肿瘤靶区上，对周围的危机器官造成一定程度的伤害，放疗效果也会下降。

基于呼吸门控技术追踪动态肿瘤过程中，肺、腹部的生理病理改变和外部环境的改变如腹压增加、胃充盈、呼吸通道阻力增加均可能改变呼气后的肺容积和肝脏肿瘤位置和形态，另外呼吸用力的程度和可能存在的漏气现象、鼻夹脱落，以及患者在放疗过程中因为时间长、烦躁而产生的不自主运动等问题，均影响放疗效果。

超声影像和4DCT(Four-DimensionalComputedTomography)的肿瘤实时追踪是一种先进的实现肿瘤精确放射治疗的手段，如果将超声影像应用于放疗过程中，则可因其无创、无辐射而进行实时跟踪，从而可以获取肿瘤的位移和形变。

现有的一些可用于肿瘤追踪的超声探头技术方案：

第一，申请号为CN201480079780.1，公开一种三维(3D)和/或四维(4D)超声成像的超声成像设备，该超声成像系统包括在同一平面中彼此成角度地偏移的换能器元件的至少第一和第二阵列。该超声换能器阵列的平移运动、旋转运动和/或摇摆运动，严重影响成像实时性与可操作性。且该方法需要附加的硬件，从而会增加成本和占用面积。

第二，申请号为CN202080015890.7，公开一种用于超声监测系统的用于检查弯曲物体的柔性超声换能器；申请号为CN201910696445.0，公开一种多参数高选择性CMUTs气体传感器及其使用与制备方法，二维超声阵列可应用于肿瘤追踪。

各种二维超声阵列多应用于对实时性要求不高的疾病诊断，但在实现肿瘤追踪的实时性较差，且技术实时难度大，成像效果一般，抗干扰能力较低，在肿瘤治疗过程中容易受到治疗射线和其他电磁干扰影响成像。

此外，常规的一维线阵探头结构简单、成本低，但只能追踪标记物的二维变化，无法实现精准的三维追踪位移和形变信息。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种超声探头、三维成像方法及装置、放疗定位追踪方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

第一，本发明公开一种超声探头，包括：至少两组线性换能器相控阵列，每组线性换能器相控阵列包括多个线性排列的阵元；

每组线性换能器相控阵列均能够获取其正下方标记物标记点切面的二维超声图像。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

作为优选的方案，所有线性换能器相控阵列分布在一个同一平面内，且互不重合。

第二，本发明公开一种三维成像方法，包括以下步骤：

A1：采集标记物的3D形态模型；