[發明專利]基于深度學習的遠程心臟超聲三維成像系統及方法

有效

• 申請號: 201911283022.2
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN110974305B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 張鵬飛;劉治;崔笑笑
• 申請（專利權）人: 山東大學齊魯醫院;山東大學
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08;A61B8/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

1.基于深度學習的遠程心臟超聲三維成像方法，其特征是，包括：

預調成像過程：用戶客戶端獲取使用時受試者佩戴柔性穿戴式多陣元成像換能器后，受試者的實時心臟超聲二維圖像，用戶客戶端將獲取的受試者的實時心臟超聲二維圖像發送給云服務器，云服務器將受試者的實時心臟超聲二維圖像發送給醫生客戶端；

醫生客戶端從受試者的實時心臟超聲二維圖像中選取受試者心臟輪廓關鍵點坐標位置；醫生客戶端將選取的受試者心臟輪廓關鍵點坐標位置發送給云服務器；

云服務器將受試者的實時心臟超聲二維圖像作為自適應心臟神經網絡模型的輸入值；云服務器將人工選取的受試者心臟輪廓關鍵點坐標位置作為自適應心臟神經網絡模型的輸出值，對自適應心臟神經網絡模型進行訓練，得到受試者的個體三維心臟模型；云服務器將受試者心臟輪廓關鍵點坐標位置和受試者的個體三維心臟模型均發送給用戶客戶端；

實時成像過程：用戶客戶端接收受試者心臟輪廓關鍵點坐標位置和受試者的個體三維心臟模型；

用戶客戶端根據受試者心臟輪廓關鍵點坐標位置，向超聲發射器發出選通指令，即選通指令控制超聲發射器只向輪廓關鍵點對應的陣元發射超聲信號，對于非輪廓關鍵點對應的陣元不發射超聲信號；

用戶客戶端獲取由選通指令對應的陣元所采集的受試者新的實時心臟超聲二維圖像，用戶客戶端將受試者新的實時心臟超聲二維圖像輸入到受試者的個體三維心臟模型中，用戶客戶端輸出受試者實時的心臟輪廓關鍵點的坐標位置；

基于實時的心臟輪廓關鍵點坐標位置，得到受試者實時的心臟超聲三維成像。

2.如權利要求1所述的方法，其特征是，所述基于實時的心臟輪廓關鍵點坐標位置，得到受試者實時的心臟超聲三維成像；具體步驟包括：

將實時心臟輪廓關鍵點坐標位置，輸入到預訓練的三維成像神經網絡模型中，輸出受試者實時的心臟超聲三維成像。

3.如權利要求2所述的方法，其特征是，所述預訓練的三維成像神經網絡模型，訓練步驟包括：

構建神經網絡模型，構建訓練集；所述訓練集為已知關鍵點坐標位置的心臟超聲三維成像；

訓練階段，將訓練集的已知關鍵點坐標作為神經網絡的輸入值，將訓練集的心臟超聲三維成像作為神經網絡的輸出值；對神經網絡進行訓練，得到訓練好的三維成像神經網絡模型。

4.如權利要求1所述的方法，其特征是，所述方法還包括：

獲取到受試者實時的心臟輪廓關鍵點的坐標位置后，對受試者實時的心臟輪廓關鍵點的坐標位置與設定的坐標范圍進行比較，如果在設定的坐標范圍內，則表示當前獲取的受試者實時的心臟輪廓關鍵點的坐標位置是正確的，基于實時的心臟輪廓關鍵點坐標位置，得到受試者實時的心臟超聲三維成像；

如果超出設定的坐標范圍，則表示當前獲取的受試者實時的心臟輪廓關鍵點的坐標位置是無效的坐標范圍，返回預調成像過程，重新進行關鍵點坐標位置的選取。

5.一種基于權利要求1-4中任一項所述方法的系統，其特征是，包括：

用戶客戶端，用于控制超聲發射器，向使用時穿戴在人體體表胸壁位置的柔性穿戴式多陣元成像換能器發射選通信號指令；同時，控制超聲接收器接收選通信號指令對應的陣元反饋回來的超聲信號；將反饋回來的超聲信號上傳給云服務器；

云服務器，用于對用戶客戶端上傳的超聲信號進行處理，利用預訓練的個體三維心臟模型，對受試者的心臟超聲二維圖像進行處理，得到受試者實時的心臟輪廓關鍵點坐標位置，基于實時的心臟輪廓關鍵點坐標位置，得到受試者實時的心臟超聲三維成像；

醫生客戶端，用于接收醫生選取的受試者心臟輪廓關鍵點坐標位置，將受試者心臟輪廓關鍵點坐標位置通過云服務器發送給用戶客戶端，用于指導用戶客戶端發送選通信號指令。

6.如權利要求5所述的系統，其特征是，所述柔性穿戴式多陣元成像換能器，包括：

柔性基底，所述柔性基底上均勻分布若干個陣元，每個陣元內部均設有對應的陣元發射器和陣元接收器；

所述陣元接收器，用于接收超聲發射器發射的電信號，將電信號轉換為超聲信號，并將超聲信號發射到患者心臟位置；

所述陣元發射器，用于將反饋的超聲信號，轉換為電信號，并將電信號發射給超聲接收器。