[發明專利]一種超聲探頭定位傳感器固定裝置及其方法

有效

• 申請號: 201410174047.X
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103961140A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 謝日光;齊建國;曹陳榮
• 申請（專利權）人: 廣州三瑞醫療器械有限公司
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及超聲診斷領域，特別涉及一種定位傳感器固定裝置及其方法。

背景技術

Freehand三維超聲技術是一種獲取三維超聲成像的技術，它是將可以自由移動的定位傳感器固定在傳統的通用二維超聲探頭上，當探頭掃描體內器官時，探頭的空間位置被固定在上面的定位傳感器所跟蹤，二維圖像中每一個像素點都對應三維空間中的一個點。

授權公告日為2012年7月25日的中國實用新型專利CN202342032U公開了一種基于磁場跟蹤定位技術的電子產程圖系統，其中胎頭位置和方向的測算就是應用Freehand三維超聲技術，將二維圖像中標記的特征點的坐標映射到三維空間中，計算這種映射關系即稱為探頭校準。關于探頭校準，國內外很多學者都提出了各自的實驗模型，力求解決這些問題。Po-Wei Hsu等在《Freehand3DUltrasound Calibration:A Review》一文中對之前各學者研究的探頭校準模型和校準算法進來全面的分析與比較。

這些探頭校準方法準確度較高，可以比較準確的把二維超聲圖像中感興趣的特征點映射到三維空間中。但是使用這類校準方法時，對操作人員要求很高，使用也非常不便，耗時也非常長。為此，本發明提出了一種新的超聲探頭定位傳感器固定裝置及其探頭校準方法，利用定位傳感器和超聲探頭的機械幾何結構對探頭進行校準。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種超聲探頭定位傳感器固定裝置，其特征在于：包括上蓋和下蓋，所述上蓋設有定位傳感器固定部和與下蓋相扣的鎖扣公端，所述下蓋設有與上蓋相扣的鎖扣母端。所述上蓋與下蓋相扣成管狀體，所述管狀結構內部形狀與所述超聲探頭手柄部外部形狀相匹配。

進一步，為了防止所述固定裝置滑脫，所述上蓋和下蓋還設有防脫滑結構。

使用時，將所述上蓋和下蓋分別從超聲探頭手柄部的上方和下方，通過鎖扣和緊扣在一起，并使所述上蓋和下蓋的防脫滑結構與超聲探頭表面相匹配。

進一步，所述定位傳感器固定部位于所述上蓋的外表面正中部，用于扣住所述定位傳感器，并保證當所述定位傳感器固定在所述上蓋外表面時，所述定位傳感器的軸心線、與所述超聲探頭軸心線平行，所述定位傳感器的頂端朝向所述超聲探頭的頂端。

進一步，所述定位傳感器固定部還設有小孔，所述小孔用于固定所述定位傳感器。

進一步，本實施例還提供一種基于超聲探頭定位傳感器固定裝置的探頭校準方法，即提供一種計算超聲圖像中任一點P在定位傳感器坐標系S的坐標PS的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A1、將所述定位傳感器、所述定位傳感器固定裝置依次鎖扣在所述超聲探頭上；

步驟A2：所述定位傳感器的中心點記為O，所述超聲探頭掃描表面的中心點記為B，所述超聲探頭掃描表面的兩邊界中點記為C、A，經過點C向所述定位傳感器軸心線做垂線，交點記為D，經過點B向所述超聲探頭軸心線做垂線，交點記為E；

步驟A3：測量線段|OE|、|EB|、|CD|的長度，分別記為l、h、w；

步驟A4：建立定位傳感器坐標系S和超聲平面α坐標系I；

步驟A5：計算超聲圖像中任意一點P在超聲平面α坐標系I中坐標P^I；

步驟A6：計算點P在定位傳感器坐標系S的坐標P^S公式。

進一步，步驟A4中建立定位傳感器坐標系S和超聲平面α坐標系I方法如下：

定位傳感器坐標系記為S，其原點在所述定位傳感器固定部的中心點O，沿定位傳感器固定裝置中心軸向探頭掃描方向為x軸正向，垂直于探頭表面向下為y軸正向，以垂直xy方向為z軸正向，坐標軸x,y,z滿足右手法則；超聲平面α坐標系記為I，其原點在超聲探頭掃描表面的中心點B，x軸正向沿超聲圖像掃描方向，y軸正向沿超聲圖像橫向向右，以垂直xy方向為z軸正向，坐標軸x,y,z滿足右手法則。

定位傳感器坐標系S和超聲平面α坐標系I須滿足以下關系：兩個坐標系x軸正向平行且同向，定位傳感器坐標系S的z軸正向和超聲平面α坐標系I的y軸正向平行且同向，定位傳感器坐標系S的y軸正向和超聲平面α坐標系I的z軸正向平行且反向。

進一步，步驟A5中任意一點P在超聲平面α坐標系I中坐標P^I的計算方法，包括以下步驟：

步驟A51：測量線段|BP|的距離；

步驟A52：根據點B、P超聲圖像中的坐標，計算線段|BP|與超聲平面α坐標系I的x軸正向的夾角θ和與超聲平面α坐標系I的y軸正向的夾角δ；