[發(fā)明專利]基于深度學(xué)習(xí)的遠(yuǎn)程心臟超聲三維成像系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911283022.2
• 申請(qǐng)日: 2019-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN110974305B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鵬飛;劉治;崔笑笑
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)齊魯醫(yī)院;山東大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B8/08
• 分類號(hào): A61B8/08;A61B8/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

本公開公開了基于深度學(xué)習(xí)的遠(yuǎn)程心臟超聲三維成像系統(tǒng)及方法，用戶客戶端，用于控制超聲發(fā)射器，向使用時(shí)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(fā)射選通信號(hào)指令；控制超聲接收器接收選通信號(hào)指令對(duì)應(yīng)的陣元反饋回來(lái)的超聲信號(hào)；將反饋回來(lái)的超聲信號(hào)上傳給云服務(wù)器；云服務(wù)器，對(duì)用戶客戶端上傳的超聲信號(hào)進(jìn)行處理，利用預(yù)訓(xùn)練的個(gè)體三維心臟模型，對(duì)受試者的心臟超聲二維圖像進(jìn)行處理，得到受試者實(shí)時(shí)的心臟輪廓關(guān)鍵點(diǎn)，基于實(shí)時(shí)的心臟輪廓關(guān)鍵點(diǎn)，得到受試者實(shí)時(shí)的心臟超聲三維成像；醫(yī)生客戶端，接收醫(yī)生選取的受試者心臟輪廓關(guān)鍵點(diǎn)，將受試者心臟輪廓關(guān)鍵點(diǎn)通過(guò)云服務(wù)器發(fā)送給用戶客戶端，指導(dǎo)用戶客戶端發(fā)送選通信號(hào)指令。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及超聲三維成像領(lǐng)域，尤其涉及基于深度學(xué)習(xí)的遠(yuǎn)程心臟超聲三維成像系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提到了與本公開相關(guān)的背景技術(shù)，并不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

在實(shí)現(xiàn)本公開的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中存在以下技術(shù)問(wèn)題：

現(xiàn)有的超聲診斷設(shè)備為了得到具有診斷信息的超聲回波，換能器所發(fā)射和接收超聲的方向和位置必須進(jìn)行控制，按照超聲收發(fā)的方向和位置是否改變以及改變的方式，可以把超聲掃描分為一維、二維和三維掃描。換能器每次發(fā)射和接收聲波時(shí)，由一組陣元進(jìn)行波束合成，產(chǎn)生一束掃描聲束，并接收信號(hào)，然后由下一組產(chǎn)生下一次發(fā)射聲束，并接收信號(hào)。把每次接收到的回波信號(hào)經(jīng)放大和后處理后，就可以合成一幅超聲圖像。提高掃查線密度，可以提高圖像的空間分辨力，但也產(chǎn)生了很大的數(shù)據(jù)量。

為了在有限的硬件條件下進(jìn)行成像相關(guān)處理，目前的移動(dòng)式心臟超聲設(shè)備采用減少成像陣元、降低分辨率等減少數(shù)據(jù)量的方法，成像模態(tài)也多局限于一維、二維和彩色多普勒，無(wú)法進(jìn)行三維重建和三維信息計(jì)算；另一方面，為達(dá)到實(shí)時(shí)高幀頻成像，對(duì)硬件系統(tǒng)提出了更高的要求，現(xiàn)有移動(dòng)式成像設(shè)備的幀頻率和時(shí)間分辨率都受到了限制。對(duì)硬件架構(gòu)的高要求，與移動(dòng)式(包含但不限于手推車式、手提式、掌上型等)或穿戴式超聲設(shè)備小型化、集成化、輕量化的要求相悖，而且某些掌上型超聲設(shè)備和穿戴式設(shè)備，為進(jìn)一步縮小設(shè)備的重量、功耗和體積，將部分波束合成和成像處理通過(guò)云計(jì)算等交互式方式進(jìn)行遠(yuǎn)程處理和成像，這對(duì)于設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸速率也有很高的要求，且移動(dòng)式超聲有較多邊遠(yuǎn)地區(qū)和網(wǎng)絡(luò)覆蓋差的應(yīng)用場(chǎng)合。顯然，傳統(tǒng)的超聲設(shè)備架構(gòu)和成像方法已經(jīng)不能，用于硬件、數(shù)據(jù)傳輸資源和算力有限的移動(dòng)式或可穿戴超聲成像設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本公開提供了涉及基于深度學(xué)習(xí)的遠(yuǎn)程心臟超聲三維成像系統(tǒng)及方法；

第一方面，本公開提供了基于深度學(xué)習(xí)的遠(yuǎn)程心臟超聲三維成像系統(tǒng)；

基于深度學(xué)習(xí)的遠(yuǎn)程心臟超聲三維成像系統(tǒng)，包括：

用戶客戶端，用于控制超聲發(fā)射器，向使用時(shí)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(fā)射選通信號(hào)指令；同時(shí)，控制超聲接收器接收選通信號(hào)指令對(duì)應(yīng)的陣元反饋回來(lái)的超聲信號(hào)；將反饋回來(lái)的超聲信號(hào)上傳給云服務(wù)器；

云服務(wù)器，用于對(duì)用戶客戶端上傳的超聲信號(hào)進(jìn)行處理，利用預(yù)訓(xùn)練的個(gè)體三維心臟模型，對(duì)受試者的心臟超聲二維圖像進(jìn)行處理，得到受試者實(shí)時(shí)的心臟輪廓關(guān)鍵點(diǎn)，基于實(shí)時(shí)的心臟輪廓關(guān)鍵點(diǎn)，得到受試者實(shí)時(shí)的心臟超聲三維成像；

醫(yī)生客戶端，用于接收醫(yī)生選取的受試者心臟輪廓關(guān)鍵點(diǎn)，將受試者心臟輪廓關(guān)鍵點(diǎn)通過(guò)云服務(wù)器發(fā)送給用戶客戶端，用于指導(dǎo)用戶客戶端發(fā)送選通信號(hào)指令。

第二方面，本公開還提供了基于深度學(xué)習(xí)的遠(yuǎn)程心臟超聲三維成像方法；

基于深度學(xué)習(xí)的遠(yuǎn)程心臟超聲三維成像方法，包括：

預(yù)調(diào)成像過(guò)程：用戶客戶端獲取使用時(shí)受試者佩戴柔性穿戴式多陣元成像換能器后，受試者的實(shí)時(shí)心臟超聲二維圖像，用戶客戶端將獲取的受試者的實(shí)時(shí)心臟超聲二維圖像發(fā)送給云服務(wù)器，云服務(wù)器將受試者的實(shí)時(shí)心臟超聲二維圖像發(fā)送給醫(yī)生客戶端；