[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

本發明公開了一種具有實時三維重建功能的心內超聲成像系統和成像方法。該系統具有一個新型的超聲數據采集元件，其通過柔性電路等方式，對定位傳感器和超聲陣列進行耦合，從而減少導管內部導線數量，有利于導管直徑的減小。該系統的成像方法包括：獲取一組帶有定位信息的二維心臟切片圖像；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；采用識別模型自動識別ROI區域或手動選擇ROI區域；根據定位信息，計算ROI區域或組織區域的像素值對應三維模型中的體素值，進行填充，完成三維重建。可以最大程度降低手術過程對病人的損害。

技術領域

本發明涉及心內超聲成像技術領域，尤其涉及一種具有實時三維重建功能的心內超聲成像系統和成像方法。

背景技術

人口老齡化問題已經成為當今世界上最重要的問題之一。隨著經濟社會和醫藥衛生條件的發展，在人類平均預期壽命的顯著提高的同時，隨之而來的是老齡化加劇，且與之各種相關疾病都會呈現顯著上升。而在2019年中，頂級醫學雜志柳葉刀上發表了一篇中國人主要死因的回顧性文章《Mortality,morbidity,and risk factors in China and itsprovinces,1990–2017:asystematic analysis for the Global Burden of DiseaseStudy》。與心臟相關的疾病在中國人死亡因素中占據了相當大的比重，因此，與心血管相關的疾病，是我們不可忽視的一個問題。

除了超聲外，現階段常用的電生理三維標測系統。其在導管內有多個電極觸點，通過接觸心臟內壁，獲取與體表電極間的電信號從而進行心臟三維重建。這種方法不僅需要導管接觸心臟，且受到心臟運動影響很大，只能通過有限位置的數據進行三維建模。這導致的是電生理三維標測系統的三維模型與超聲相比，相對粗糙。

心內血管超聲(ICE)或經食管超聲(TEE)是常見的用于心血管疾病的診療設備。而常規的ICE需要配合三維標測等設備進行使用，并且無法進行實時的三維成像，使手術中要花費較多時間在ROI數據選擇上。此外，由于包括技術、耗材、配套設施等方面的壟斷，導致手術價格昂貴。

因此，一種價格合適可以實時對心臟進行三維模型重建并對換能器進行定位的超聲系統顯得尤為重要。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種具有實時三維重建功能的心內超聲成像系統和成像方法，通過柔性電路等方式，對定位傳感器和超聲陣列進行耦合，從而減少導管內部導線數量，有利于導管直徑的減小，可以最大程度降低手術過程對病人的損害。

為了實現該功能，首先本發明提出了一種新型的、具有定位功能的數據采集元件，其通過柔性電路將定位傳感器以及超聲陣列進行耦合，在減少了導管內部導線數量的同時，有利于減少手術導管的直徑。其次，在此基礎上，本發明提出了一套實時三維重建功能的心內超聲成像系統，以及作用在其上的實時三維成像算法。最后，三維成像算法通過系統同步獲取定位信息和二維心臟切片圖像，利用定位信息對二維心臟切片圖像進行位置校正，將多幅二維切片像素填充至三維模型體素中，并進行成像。

為了實現上述目的，一種具有實時三維重建功能的心內超聲成像系統包括心內超聲定位探頭，還包括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；