[發明專利]用于確定超聲探頭的運動的設備和方法

有效

• 申請號: 201880058068.1
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN111432733B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 朱利安·施普龍;羅伯特·鮑爾;拉斐爾·普雷沃斯特;沃爾夫岡·魏因
• 申請（專利權）人: 皮烏爾影像股份有限公司;原動力股份有限公司
• 主分類號: A61B8/14
• 分類號: A61B8/14;A61B8/00;A61B8/08;G06T7/20
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 侯麗英;劉繼富

一種確定可移動超聲探頭(10)的三維運動的方法。所述方法在通過超聲探頭采集體積部分(2)的超聲圖像期間執行。該方法包括：當所述超聲探頭沿體積部分(2)移動時，從所述超聲探頭(10)接收超聲圖像數據(20)流；將表示多個超聲圖像幀(22)的超聲圖像數據(20、40)的至少子集輸入到機器學習模塊(50)中，其中所述機器學習模塊(50)已經被訓練以確定所述超聲圖像幀(22)之間的相對三維運動；并且通過所述機器學習模塊(50)確定指示所述超聲圖像幀之間的相對三維運動的三維運動指標(60)。

本申請的方面總體上涉及一種確定可移動超聲探頭的三維運動的方法。該方法尤其是在通過超聲探頭采集體積部分的超聲圖像期間執行。該方法尤其包括確定指示超聲圖像幀之間的相對三維運動的三維運動指標。本申請的方面還涉及一種用于確定超聲探頭的三維運動的相應設備。

背景技術

超聲成像(超聲)由于其獨特的特性-可負擔性、可用性、安全性和實時功能，是用于診斷和介入應用的主要醫療方式之一。但是，很長一段時間以來，不可能以簡單可靠的方式采集3D圖像，并且這種局限性縮小了超聲的臨床應用范圍。解決方法是通過掃描目標區域并后來將其合并為單個體積來采集一系列2D圖像。

例如，在WO 2015/191871 A1中描述了一種這樣的實施方式。該實施方式需要提供探頭位置信息的定位系統。基于外部傳感器的解決方案(通常使用光學或電磁跟蹤)能夠很好地估計超聲探頭的運動，因此已被廣泛使用。但是，這些解決方案是以實用性和價格為代價的。

因此，已經進行了研究，在無需另外的硬件的情況下，以通過使用純圖像處理算法估計兩個圖像的相對位置來估計超聲探頭的運動，即，超聲探頭從一個圖像到下一圖像的相對位置和取向。已經發現，諸如“光流”之類的算法允許相當可靠地估計平面內運動。但是，估計平面外運動(高程位移)仍然是一個挑戰。

例如在US6012458中描述的一種用于估計平面外運動的方法已經利用了在超聲圖像中可見的散斑噪聲圖案，因此被稱為“散斑去相關”。“散斑去相關”基于這樣的假設：可以通過從超聲圖像中選擇和隔離散斑，并通過比較連續圖像的散斑來估計高程距離：散斑之間的相關性越高，高程距離越低。然而，一個挑戰仍然是散斑的定義及其在圖像中的對應關系。由于這些原因，現有的“散斑去相關”方法僅在相當特殊的情況下才成功應用，并且可能無法在所有現實情況下都成功。

發明內容

本發明旨在克服以上問題中的至少一些。該目的通過根據權利要求1的方法和通過根據權利要求14的設備來解決。從從屬權利要求、說明書和附圖中，本發明的其他優點、特征、方面和細節是顯而易見的。

因此，根據本發明的一個方面的方法旨在繞過基于超聲圖像的預選部分或特征的諸如散斑去相關模型之類的先前方法。取而代之，根據該方面，該方法提供了一種基于完全機器學習的方法的端到端解決方案，使用表示整個超聲圖像幀的圖像數據作為輸入，而無需選擇任何圖像部分或特征。

此外，本發明的方面不需要關于圖像內容的任何假設，例如散斑的存在。因此，該方法具有廣泛的應用范圍。

附圖說明

通過參考以下結合附圖對本發明實施例的描述，將更好地理解本發明，其中：

圖1a示意性地示出了在根據本發明實施例的方法中使用的超聲探頭；

圖1b示意性地示出了由圖1a的探頭獲得的復合三維超聲圖像；

圖2示意性地示出了用于采集圖1a所示的三維圖像的方法的細節；

圖3a示意性地示出了在圖2所示的方法中用作輸入的表示多個超聲圖像幀的圖像數據；

圖3b示意性地示出了通過圖2所示的方法獲得的合成的三維超聲圖像；

圖4示意性地示出了根據本發明實施例的用于確定超聲探頭的三維運動的設備；