[發明專利]一種用于超聲探頭標定的校準裝置

有效

• 申請號: 201610165622.9
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105769244B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 郭曉杰;林艷萍;曾祥森;王會祥;汪方
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00;A61B34/20
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明公開了一種用于超聲探頭標定的校準裝置，包括光學定位追蹤設備、超聲設備、超聲標定校準塊、基座、第一光學定位參考架、第二光學定位參考架和裝有標定系統軟件的計算機；其中，光學定位追蹤設備用于同時捕捉第一光學定位參考架和第二光學定位參考架的位置信息并將位置信息傳輸到計算機中；超聲設備用于通過使用超聲探頭掃描超聲標定校準塊并生成超聲圖像；光學定位追蹤設備安裝在支架上，并且光學定位追蹤設備通過信號線連接到計算機；超聲設備通過信號線連接到計算機；超聲標定校準塊采用有機玻璃制作，超聲標定校準塊的底部共有5個平面，超聲標定校準塊的頂部設有5個圓柱孔。

技術領域

本發明涉及醫療器械技術領域，尤其涉及一種用于超聲探頭標定的校準裝置。

背景技術

醫用超聲影像技術因其具有使用方便、價格便宜、實時成像且經皮無創等優點而廣泛應用于各種輔助治療和輔助診斷。傳統的二維超聲影像存在一定的局限性，如只能提供人體斷面圖像等，三維超聲技術因其可以克服相應的缺陷而在近些年的使用中日益廣泛。在獲取三維超聲圖像的過程中，超聲探頭的標定是自由臂三維超聲成像系統中非常重要的步驟。

自由臂三維超聲技術是在超聲探頭上安裝定位傳感器，當移動超聲探頭掃描人體器官時，該傳感器能夠記錄探頭在空間中的位置和方向信息，探頭在空間中自由移動采集一系列二維超聲圖像后通過三維重建算法來獲得目標體的三維超聲圖像，最后采用計算機可視化技術進行顯示。然而僅有超聲探頭的空間位置和方向信息并不足以確定出每幅超聲圖像在空間中的位置，還需要將超聲探頭進行標定以確定出超聲圖像坐標系和固定在超聲探頭上的傳感器坐標系之間的空間位置轉化關系，求得轉換矩陣。在手術導航、放射性治療規劃等相關醫學領域的應用中，需要在無菌的條件下對超聲探頭進行快速準確的標定，因此設計了一種使用方便的校準塊來完成標定。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種用于超聲探頭標定的校準裝置。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是將超聲探頭進行準確快速標定，以確定出超聲圖像坐標系和固定在超聲探頭上的傳感器坐標系之間的空間位置轉化關系，并且可在手術室等無菌環境中使用，降低了操作者的使用難度，并能夠應用到手術導航等醫學領域中，大大增加超聲影像技術的應用領域。

為實現上述目的，本發明提供了一種用于超聲探頭標定的校準裝置，包括光學定位追蹤設備、超聲設備、超聲標定校準塊、基座、第一光學定位參考架、第二光學定位參考架和裝有標定系統軟件的計算機；其中，光學定位追蹤設備用于同時捕捉第一光學定位參考架和第二光學定位參考架的位置信息并將位置信息傳輸到計算機中；超聲設備包括超聲探頭，通過使用超聲探頭掃描超聲標定校準塊；

光學定位追蹤設備安裝在支架上，并且光學定位追蹤設備通過信號線連接到計算機；超聲設備通過信號線連接到計算機；

第一光學定位參考架通過剛性連接固定在超聲探頭上；

第二光學定位參考架通過剛性連接固定在基座上；

固定在基座上的超聲標定校準塊采用有機玻璃制作，超聲標定校準塊的底部共有5個平面，其中4個垂直方向的平面相互平行，1個水平方向的中間平面與超聲標定校準塊的2個側平面相交，超聲標定校準塊的頂部設有5個圓柱孔。

進一步地，基座由有機玻璃制成，包括第一端部和第二端部，在第一端部設有用于放置超聲標定校準塊的凹槽，第二端部設有用于放置第二光學定位參考架的圓孔。

進一步地，圓孔的直徑為6-8mm，凹槽的深度為2-4mm。

進一步地，第一光學定位參考架設有至少3個反光球，每個反光球之間的間距不小于30mm，并且反光球兩兩之間的距離差不小于5mm。

進一步地，第二光學定位參考架設有至少3個反光球，每個反光球之間的間距不小于30mm，并且反光球兩兩之間的距離差不小于5mm。