[發明專利]具有實時三維重建功能的心內超聲成像系統和成像方法

在審

• 申請號: 202210625808.3
• 申請日: 2022-06-02
• 公開（公告）號: CN114983476A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 吳潤聰;李怡慧
• 申請（專利權）人: 西安華峰醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08;A61B8/00
• 代理公司: 天津市君硯知識產權代理有限公司 12239
• 代理人: 劉雅爽

1.一種具有實時三維重建功能的心內超聲成像系統，其特征在于，包括心內超聲定位探頭、FPGA硬件模塊和上位機；

所述心內超聲定位探頭，包括定位傳感器、超聲換能器陣列和柔性電路，所述定位傳感器緊貼超聲換能器陣列設置，所述定位傳感器、超聲換能器陣列分別與柔性電路連接，所述超聲換能器陣列用于采集心內超聲圖像，所述定位傳感器用于在采集心內超聲圖像時同步獲取位置信息；

所述心內超聲定位探頭用于實時獲取帶有定位信息的二維心臟切片圖像的多路信號，并將所述多路信號發送至FPGA硬件模塊；

所述FPGA硬件模塊用于將獲取的多路信號進行合成；并將合成后的信號發送至上位機；

所述上位機對接收到的信號中，選定任意一個二維心臟切片圖像，將所述選定的二維心臟切片圖像的定位信息，確定為坐標原點，對剩余二維心臟切片圖像的進行校正；對校正后的所有二維心臟切片圖像，采用識別模型自動識別ROI區域或手動選擇ROI區域；根據每個二維心臟切片圖像的定位信息，計算選出的ROI區域或組織區域的像素值對應于三維模型中的體素值，并進行插值填充，完成實時三維重建。

2.根據權利要求1所述的具有實時三維重建功能的心內超聲成像系統，其特征在于，所述位置傳感器置于超聲換能器陣列的背部、前方、后方或者左右側方向，緊貼超聲換能器陣列設置。

3.根據權利要求1所述的具有實時三維重建功能的心內超聲成像系統，其特征在于，所述定位傳感器的定位信號包括以下定位參數中任意一種或多種：空間三維坐標、超聲換能器陣列指向以及運動速度。

4.根據權利要求1所述的具有實時三維重建功能的心內超聲成像系統，其特征在于，所述超聲換能器陣列和定位傳感器通過柔性電路將多路信號發送至FPGA硬件模塊。

5.根據權利要求1所述的具有實時三維重建功能的心內超聲成像系統，其特征在于，所述FPGA硬件模塊包括發射電路、接收電路、可編程邏輯陣列和數據傳輸電路；

所述發射電路，包含多路復用器，用于產生激勵信號并選擇合適的超聲換能器陣列中的單元進行超聲信號的發射；

所述接收電路，用于采集多路接收信號，包括超聲換能器陣列的接收信號以及位置傳感器的定位信號；

所述可編程邏輯陣列，用于對多路超聲信號進行波束合成處理，輸出的IQ數據上傳至上位機進行顯示。

6.一種具有實時三維重建功能的心內超聲成像方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲取一組帶有定位信息的二維心臟切片圖像；

S2、選定任意一個二維心臟切片圖像，將所述選定的二維心臟切片圖像的定位信息，確定為坐標原點，對剩余二維心臟切片圖像的進行校正；

S3、對校正后的所有二維心臟切片圖像，采用識別模型自動識別ROI區域或手動選擇ROI區域；

S4、根據每個二維心臟切片圖像的定位信息，計算選出的ROI區域或組織區域的像素值對應于三維模型中的體素值，并進行插值填充，完成實時三維重建。

7.根據權利要求6所述的具有實時三維重建功能的心內超聲成像方法，其特征在于，在S2中，所述對剩余二維心臟切片圖像的進行校正，包括以坐標原點為基準，根據每個二維心臟切片圖像的定位信息，對剩余二維心臟切片圖像的坐標和方向進行調整。

8.根據權利要求6所述的具有實時三維重建功能的心內超聲成像方法，其特征在于，在S3中，所述采用識別模型自動識別ROI區域時，包括如下過程：

利用神經網絡或機器學習訓練出的圖像識別模型，識別二維心臟切片圖像中對應的組織區域；

在識別出的組織區域中，根據圖像質量、呼吸門控和心電圖的參考指標，進行ROI區域標記，所述參考指標在設置時包括但不限于：判斷當前增強后的二維心臟切片圖像的圖像質量是否達到預設閾值，若達到預設閾值則選擇呼吸門控中的呼氣末項以及心電圖中心臟舒張末期的圖像質量良好的圖像，進行ROI區域標記；

對于不同組織區域，通過不同顏色進行區分渲染。

9.根據權利要求6所述的具有實時三維重建功能的心內超聲成像方法，其特征在于，在S4中，完成實時三維重建后，還包括根據醫生的需求可以手動地在得到的三維模型數據中選擇或去除部分區域的數據，實現對模型進行更加精細化的修改，以完善心臟三維模型。