[發明專利]超聲成像方法和超聲成像設備

有效

• 申請號: 201210220551.X
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN103505288B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 劉剛;L.G.坦艾克;趙一鳴;夏文婷
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 葉曉勇,王忠忠

技術領域

本發明涉及超聲成像領域，具體而言，涉及一種能夠通過標記在血管中心線上的距離刻度來實時引導導管在血管中的實時放置的超聲成像方法和超聲成像設備。

背景技術

一些介入性醫療手術需要將例如導管的醫療器具插入到患者的血管中。如圖2所示，導管沿血管逐漸插入，并最終定位在例如患者心臟入口的目標位置處，以進行后續醫療過程。在導管沿血管插入的過程中，例如在PICC（Peripherally Inserted Central Catheter: 外周置入中心靜脈導管）手術中，導管末端與例如心臟入口的目標部位之間的距離對于將導管置于正確位置極為重要。

目前，醫師通常通過導管插入的長度結合導管上的刻度來間接確定導管末端在血管內的位置。該方法由于導管可能在血管中彎曲而不能給出導管末端與目標部位之間的準確距離。因此，目前在完成導管插入之后還使用X射線成像技術來確認導管的位置。X射線成像具有足夠的分辨率，能夠讓醫師分辨微小血管，但是X射線成像會帶來與輻射相關的并發癥。

對于像嬰幼兒之類的體弱患者，目前已經開始采用實時三維超聲成像技術來代替X射線成像技術，以幫助醫師執行導管插入手術。超聲成像技術利用超聲波作為信息載體，將人體內部的結構進行成像，其影像信息與人體實際結構存在空間和時間分布上的對應關系。醫學超聲成像技術利用超聲在人體內傳播時遇到人體不同組織和器官而因其聲特性阻抗不同而產生的聲強有差異的回波建立影像。由于超聲成像技術具有安全可靠、實時和無輻射的優點，因此被越來越多的醫師用來引導例如導管插入的介入醫療手術。

雖然通過超聲成像技術在一定程度上能夠幫助醫師確定導管插入的深度，但是，由于人體體內的血管屬于空間曲線，并且血管隨例如心跳的生理事件而實時變化，因此現有超聲成像技術難以準確確定導管末端與例如心臟入口的目標部位之間的距離，因此也難以對該距離進行定量測量。

因此，需要提供一種新的超聲成像方法和設備以便于實時定量測量導管末端與目標部位之間的準確距離并且實時動態確定導管末端的準確位置。

發明內容

本發明提供一種能夠解決上述問題的超聲成像方法和超聲成像設備。

根據本發明的第一方面，提供一種超聲成像方法。該方法包括如下步驟：采用實時體積超聲掃描模式采集目標部位和目標血管的三維掃描數據；根據采集的三維掃描數據計算目標血管中心線長度；根據計算的中心線長度從位于目標部位的臨界線沿目標血管中心線以預定間隔自動標記距離刻度；并且，實時顯示目標部位和標記有距離刻度的目標血管中心線。

在根據本發明第一方面的超聲成像方法中，實時顯示目標部位和標記有距離刻度的目標血管中心線的步驟包括：將標記有距離刻度的三維掃描數據投影到二維坐標平面上；并且，實時顯示投影的二維掃描數據。

在根據本發明第一方面的超聲成像方法中，在采集三維掃描數據時，超聲探頭的掃查方向基本上垂直于目標血管的縱向軸線。

在根據本發明第一方面的超聲成像方法中，標記的距離刻度具有相同或不同的間距。

在根據本發明第一方面的超聲成像方法中，目標部位是心臟，并且臨界線位于心臟入口處。

在根據本發明第一方面的超聲成像方法中，根據采集的三維掃描數據計算目標血管中心線長度的步驟包括：創建三維掃描數據中目標血管的數學模型；采用創建的數學模型根據三維掃描數據實時檢測和追蹤目標血管中心線；并且，根據檢測和追蹤的目標血管中心線自動計算目標血管中心線長度。

在根據本發明第一方面的超聲成像方法中，采集的三維掃描數據包括沿目標血管的縱向軸線的多個二維血管幀。

在根據本發明第一方面的超聲成像方法中，采用創建的數學模型根據三維掃描數據實時檢測和追蹤目標血管中心線的步驟包括：應用實時圖像分割算法來檢測和追蹤目標血管中心線。

在根據本發明第一方面的超聲成像方法中，應用實時圖像分割算法來檢測和追蹤目標血管中心線的步驟包括：使用卡爾曼濾波器來實時逐幀地檢測和追蹤目標血管中心線，以得到三維超聲波束空間中每個二維血管幀的目標血管中心線坐標。

在根據本發明第一方面的超聲成像方法中，根據檢測和追蹤的目標血管中心線自動計算目標血管中心線長度的步驟包括：將目標血管中心線坐標從三維超聲波束空間變換到笛卡爾空間；并且，使用笛卡爾空間中的目標血管中心線坐標來計算目標血管中心線長度。