[發(fā)明專利]一種超聲探頭和眼部二維超聲圖像的三維重建方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410399862.6
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104183013A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋和平;火立龍
• 申請（專利權(quán)）人: 宋和平;火立龍
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;A61B8/10
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超聲探頭和眼部二維超聲圖像的三維重建方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

B超在醫(yī)院的臨床診斷中已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用，B超也可用于眼科的眼病診斷。B超的回聲以光點(diǎn)表示，每一回聲在顯示屏上形成一個(gè)光點(diǎn)，光點(diǎn)亮度表示回聲強(qiáng)度，回聲愈強(qiáng)，光點(diǎn)愈亮，把光點(diǎn)連接起來就成為一幅二維圖像。當(dāng)屈光間質(zhì)不透明時(shí)，B型超聲探測是了解眼內(nèi)情況的方法之一，可檢查白瞳孔癥、屈光間質(zhì)不清、視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜脫離、眼底隆起物、眼球萎縮、原因不明的視力減退和高眼壓、可疑眼內(nèi)寄生蟲和后鞏膜炎、術(shù)后淺前房、玻璃體混濁或積血；各種原因引起的眼球突出，如腫瘤、炎癥、血管病及假性眼球突出；可疑眼球筋膜炎、原因不明的視力減退及眼球運(yùn)動(dòng)障礙；淚囊區(qū)、眼瞼和眶緣腫物及眼肌及視神經(jīng)的測量；眼球穿孔傷及后部破裂傷、異物定性和磁性試驗(yàn)、可疑眶內(nèi)血腫或氣腫；可疑炎癥、腫瘤、囊腫、血管畸形、動(dòng)靜脈直接交通等。介入性超聲是指用超聲引導(dǎo)針穿刺活檢、眼球非磁性異物取出的手術(shù)導(dǎo)引及眼腫瘤手術(shù)的臺上探查。較先進(jìn)的B超，具有玻璃體增強(qiáng)功能，可探測到細(xì)小的玻璃體混濁及后脫離，對玻璃體視網(wǎng)膜手術(shù)意義較大。目前三維立體眼科超聲已研制成功，它可對數(shù)百幅二維B超進(jìn)行三維重建，合成三維立體斷層影像，并可多層面及軸向上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、剖切，可精確定位定量腫瘤、玻璃體及網(wǎng)膜等病變的范圍和結(jié)構(gòu)，為診斷及手術(shù)計(jì)劃提供科學(xué)的、精確的、直觀的三維立體影像，對病理學(xué)研究同樣有重要意義。

現(xiàn)有技術(shù)的眼科B超探頭因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)設(shè)置不合理使用不便，同時(shí)精度較低容易使使用者做出錯(cuò)誤判斷，影響患者疾病恢復(fù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種超聲探頭和眼部二維超聲圖像的三維重建方法及系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種超聲探頭，包括伸縮鏡筒、壓力傳感器、控制器、探頭和驅(qū)動(dòng)所述探頭轉(zhuǎn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)設(shè)置于所述伸縮鏡筒內(nèi)，所述探頭與所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固定連接，所述壓力傳感器設(shè)置在所述伸縮鏡筒的前端，所述控制器控制所述伸縮鏡筒的伸縮和步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

一種應(yīng)用如上所述的超聲探頭的眼部二維超聲圖像的三維重建方法,包括以下步驟,步驟S100:通過超聲探頭等角度旋轉(zhuǎn)掃描獲取眼部二維超聲圖像數(shù)據(jù)；步驟S200：將等角度旋轉(zhuǎn)掃描獲取的眼部二維超聲圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為球坐標(biāo)系網(wǎng)格上的離散的標(biāo)量數(shù)據(jù)；步驟S300：將生成的球坐標(biāo)系網(wǎng)格上的標(biāo)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成笛卡爾坐標(biāo)系的矩形網(wǎng)格上的數(shù)據(jù)；步驟S400：對笛卡爾坐標(biāo)系的矩形網(wǎng)格上的非整數(shù)點(diǎn)通過三線性插值，得到非整數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)度值，形成強(qiáng)度值的一組三維數(shù)據(jù)集，完成眼部二維超聲圖像的三維重建。

本發(fā)明的有益效果是：旋轉(zhuǎn)掃描獲取的超聲二維圖像數(shù)據(jù)，并將二維超聲圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成球坐標(biāo)系網(wǎng)格上的離散的標(biāo)量數(shù)據(jù)；采用三線性插值方法算出笛卡爾坐標(biāo)系的矩形網(wǎng)格上的任一數(shù)據(jù)點(diǎn)的強(qiáng)度值，得到一幅三維數(shù)據(jù)集，完成眼部二維超聲圖像的三維重建，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較重建圖像清晰、真實(shí)感強(qiáng)、成像速度快等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于臨床系統(tǒng)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，在所述步驟S400中，通過三線性插值獲取笛卡爾坐標(biāo)系的矩形網(wǎng)格上的非整數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)度值的方法為：對離預(yù)設(shè)的非整數(shù)點(diǎn)在空間上最近的、通過超聲探頭實(shí)際獲得的八個(gè)整數(shù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行三線性插值，獲得非整數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)度值。

進(jìn)一步，對離預(yù)設(shè)的非整數(shù)點(diǎn)在空間上最近的通過超聲探頭實(shí)際獲得的八個(gè)整數(shù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行三線性插值的過程為：設(shè)離預(yù)設(shè)的非整數(shù)點(diǎn)在空間上最近的通過超聲探頭實(shí)際獲得的八個(gè)整數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)度值分別為則預(yù)設(shè)的非整數(shù)點(diǎn)P點(diǎn)的強(qiáng)度值為其中，ρ是P點(diǎn)到原點(diǎn)的歐式距離，θ是天頂角,取值范圍為0至π，φ是方位角，取值范圍為0至2π，λ_i為系數(shù)，

進(jìn)一步，所述超聲探頭包括伸縮鏡筒、壓力傳感器、控制器、探頭和驅(qū)動(dòng)所述探頭轉(zhuǎn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)設(shè)置于所述伸縮鏡筒內(nèi)，所述探頭與所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固定連接，所述壓力傳感器設(shè)置在所述伸縮鏡筒的前端，所述控制器控制所述伸縮鏡筒的伸縮和步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。