專利名稱：超聲實(shí)時(shí)高清圖像跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測治療輔助器械，特別涉及一種超聲實(shí)時(shí)高清圖像跟蹤方法。
背景技術(shù)：
高強(qiáng)度聚焦超聲技術(shù)(High Intensity Focused Ultrasound)是將超聲波聚焦于靶區(qū)組織，利用超聲波具有的組織穿透性和能量沉積性，將體外發(fā)生的超聲波聚焦到體內(nèi)組織(靶點(diǎn))，通過超聲的機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)和空化效應(yīng)達(dá)到治療的目的；較多的應(yīng)用于超聲治療，當(dāng)然，也可以應(yīng)用于其它領(lǐng)域。高強(qiáng)度聚焦超聲技術(shù)的應(yīng)用，需要對(duì)治療頭進(jìn)行確定照射目標(biāo)并定位，才能實(shí)現(xiàn)既定的目的，因而需伴有成像設(shè)備，而成像設(shè)備較多的使用B超探頭?，F(xiàn)有的高強(qiáng)度聚焦超聲腫瘤治療系統(tǒng)B超探頭與治療頭的位置是相對(duì)固定的，而B超探頭與患者之間是用脫氣水為介質(zhì)來成像，因此要獲取清晰超聲圖像，要求B超探頭接近患者皮膚。在進(jìn)行超聲治療時(shí)，由于治療頭的焦距是固定的，當(dāng)需治療的位置深度距離皮膚淺的地方，需調(diào)整治療頭位置，這樣B超探頭距離皮膚較遠(yuǎn)，由于治療頭，水囊，患者皮膚等多重因素的影響下，超聲圖像會(huì)有很多的偽影，這樣給實(shí)時(shí)判斷療效帶來很大的困擾，其安全性不能得到有效保證。以治療為例，用B超作為影像監(jiān)控設(shè)備的高強(qiáng)度聚焦超聲腫瘤治療系統(tǒng)，B超探頭距離病灶較遠(yuǎn)時(shí)觀察病灶的圖像質(zhì)量較差，如果操作者需得到高質(zhì)量的圖像，須將B超探頭和治療頭上升至病灶較近位置處。但是，在操作治療頭上升后，B超探頭與病灶之間的距離就會(huì)發(fā)生變化，此時(shí)圖像也會(huì)發(fā)生變化，治療頭下降后，圖像質(zhì)量又會(huì)變差。在此種情況下，操作者在進(jìn)行病灶或病害查找及定位的過程中，首先會(huì)上升治療頭或B超探頭至較高位置獲取清晰圖像，找到病灶組織后，進(jìn)行定位時(shí)，又會(huì)下降治療頭，此時(shí)B超探頭同步下降，此時(shí)圖像質(zhì)量就會(huì)變差，病灶組織又會(huì)變得模糊，操作者為了看清病灶組織，又需要上升治療頭和B超探頭，如此反復(fù)，在整個(gè)治療前的準(zhǔn)備過程中就會(huì)花費(fèi)很長時(shí)間在病灶查找及定位上，并且給操作醫(yī)生操作帶來很大不便及影響醫(yī)生的滿意度。

在治療過程中，臨床上對(duì)超聲圖像不太熟悉的醫(yī)生，往往是在超聲輸出前將B超探頭上升靠近病灶，獲取病灶清晰圖像，以確保治療頭在病灶組織上的定位的準(zhǔn)確性，然后再將B超探頭降下來，再輸出治療超聲。此時(shí)在治療超聲輸出過程中看到的圖像都是比較模糊的，其治療后灰度變化情況也是不明顯的，治療完成后，操作醫(yī)生想看到治療后的效果(即灰度變化情況)，就必須再將B超探頭手動(dòng)上升至較高位置處進(jìn)行觀察，如果不理想，又需要再將B超探頭降下來后再進(jìn)行超聲輸出治療，如此反復(fù)，同樣給操作醫(yī)生操作帶來很大不便及影響操作醫(yī)生的滿意度，同時(shí)，加長了整個(gè)治療過程的時(shí)間，使治療效率明顯降低。當(dāng)然，在利用超聲對(duì)其它靶點(diǎn)進(jìn)行治療時(shí)，會(huì)同樣遇到上述問題。為解決成像的一系列問題，中國專利公開號(hào)CN102551804A的專利文件減少圖像偽影的超聲治療儀監(jiān)控系統(tǒng)及其圖像獲取方法公開了一種B超探頭快速升降成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)的B超探頭設(shè)有快速驅(qū)動(dòng)裝置，與治療頭運(yùn)動(dòng)裝置分離。因此，如果能有一種在超聲治療過程中能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行高清圖像跟蹤的方法，能夠?qū)崟r(shí)保證B超探頭獲取清晰影像，確定目標(biāo)邊界位置，在升降治療頭的過程中，B超探頭與目標(biāo)之間的縱向距離不會(huì)發(fā)生變化，從而使圖像質(zhì)量清晰度始終保持一致并且實(shí)時(shí)，使得讓操作者始終觀察到的是近距離的清晰圖像，可以清晰的看到治療后的灰度變化，增強(qiáng)操作者對(duì)組織圖像的判斷能力，縮短等待時(shí)間，提高工作效率。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種超聲實(shí)時(shí)高清圖像跟蹤方法，能夠?qū)崟r(shí)保證B超探頭獲取清晰影像，確定目標(biāo)邊界位置，在升降治療頭的過程中，B超探頭與目標(biāo)之間的縱向距離不會(huì)發(fā)生變化，從而使圖像質(zhì)量清晰度始終保持一致并且實(shí)時(shí)，使得讓操作者始終觀察到的是近距離的清晰圖像，可以清晰的看到治療后的灰度變化，增強(qiáng)操作者對(duì)組織圖像的判斷能力，縮短等待時(shí)間，提聞工作效率。本發(fā)明的超聲治療過程實(shí)時(shí)高清圖像跟蹤方法，包括下列步驟:a.設(shè)定當(dāng)前治療頭和B超探頭，獲取當(dāng)前B超探頭下降時(shí)的安全位置；所述B超探頭設(shè)有快速升降驅(qū)動(dòng)裝置，該快速驅(qū)動(dòng)裝置同時(shí)受治療頭升降驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)與治療頭隨動(dòng)；b.利用B超探頭獲取超聲清晰圖像，設(shè)定為B超探頭的起始位置，并監(jiān)控該清晰圖像；c.治療頭根據(jù)該清晰圖像進(jìn)行目標(biāo)查找并定位:確定治療頭是否上升或下降，如果上升則以相同的速度下降B超探頭，如果治療頭下降則以相同的速度上升B超探頭，保證B超探頭與目標(biāo)相對(duì)距離不變；否則，B超探頭停止；d.治療頭位于照射位后停止運(yùn)動(dòng)，則B超探頭停止；并確定B超探頭是否位于安全位置，如果不在安全位置則驅(qū)動(dòng)B超探頭快速下降至安全位置，否則，B超探頭停止；e.治療頭照射目標(biāo)，一次照射完成后，驅(qū)動(dòng)B超探頭快速上升至起始位置，獲取超聲清晰圖像；f.根據(jù)需要重復(fù)d至e。進(jìn)一步，步驟b中，利用B超探頭獲取超聲清晰圖像，凍結(jié)該超聲清晰圖像，設(shè)定為B超探頭的起始位置；步驟e中，驅(qū)動(dòng)B超探頭快速上升至起始位置后，解凍圖像并繼續(xù)獲取超聲清晰圖像；進(jìn)一步，步驟e中，驅(qū)動(dòng)B超探頭快速上升至起始位置后，記錄B超探頭快速上升的時(shí)間MT (Move Time)以及高強(qiáng)度聚焦頭照射間隙時(shí)間OT (Off Time),并計(jì)算解凍時(shí)間=0T-2MTo本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的超聲實(shí)時(shí)高清圖像跟蹤方法，治療頭升降過程中，B超探頭與治療頭同速反向升降，形成反向聯(lián)動(dòng)，使得B超探頭與目標(biāo)靶位的縱向距離保持不變，即無論如何升降治療頭，B超探頭所獲取的超聲圖像始終是同一高度位置處的圖像，使整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，圖像質(zhì)量清晰度始終保持一致并且實(shí)時(shí)，使得讓操作者始終觀察到的是近距離的清晰圖像，可以清晰的看到治療頭照射后的灰度變化，增強(qiáng)了操作者對(duì)組織圖像的判斷能力，縮短了等待時(shí)間，大大提聞工作效率；如用于治療，則可大大提高治療效率。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明圖像獲取及控制原理框圖；圖3為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)過程流程框圖；圖4為本發(fā)明圖像跟蹤方法流程框圖。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明圖像獲取及控制原理框圖，圖3為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)過程流程框圖，圖4為本發(fā)明圖像跟蹤方法流程框圖，如圖所示:本實(shí)施例的超聲實(shí)時(shí)高清圖像跟蹤方法，以人體治療為例，包括下列步驟:a.設(shè)定當(dāng)前治療頭和B超探頭，獲取當(dāng)前B超探頭下降時(shí)的安全位置PzSafe，此值表示功率輸出時(shí)，B超探頭允許的最高位置，即功率輸出過程中，當(dāng)B超探頭位置過高時(shí)，則會(huì)阻擋超聲聲通道，使治療頭輸出能量不能完全聚焦于病灶組織，從而降低了治療效果，使治療效率降低，即PzSafe值表示在不影響聲功率輸出效率的情況下，功率輸出時(shí)，B超探頭允許的最大停止坐標(biāo)位置；a.設(shè)定當(dāng)前治療頭和B超探頭，獲取當(dāng)前B超探頭下降時(shí)的安全位置；所述B超探頭設(shè)有快速升降驅(qū)動(dòng)裝置，該快速驅(qū)動(dòng)裝置同時(shí)受治療頭升降驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)與治療頭隨動(dòng)；如圖1所示,治療頭I的焦點(diǎn)5位于人體組織4的病灶組織點(diǎn)3附近，B超探頭2與治療頭I同軸位于中心由其影像控制單元控制用于獲取圖像，而治療頭I由高強(qiáng)度聚焦超聲能量控制系統(tǒng)控制進(jìn)行超 聲照射；根據(jù)超聲波的特點(diǎn)，超聲波通過空氣介質(zhì)時(shí)，其能量迅速衰減，因此需要設(shè)置介質(zhì)水容器6，以便通過B超探頭獲取病灶影像和治療頭對(duì)病灶處的超聲治療；根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)，B超探頭和治療頭設(shè)有兩套獨(dú)立的升降運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得B超探頭與治療頭共同運(yùn)動(dòng)，也就是:治療頭上升或下降運(yùn)動(dòng)，會(huì)帶動(dòng)B超探頭同時(shí)上升或下降運(yùn)動(dòng)，同時(shí)B超探頭也可獨(dú)立上升或下降運(yùn)動(dòng)；本發(fā)明圖像獲取及控制原理見圖2，B超探頭組件一般包括B超探頭和快速驅(qū)動(dòng)裝置，首先通過B超探頭獲取B超圖像，并在實(shí)時(shí)影像監(jiān)控系統(tǒng)中顯示，通過圖像采集模塊將B超圖像實(shí)時(shí)采集到中央處理器的軟件中并進(jìn)行顯示，根據(jù)采集到的圖像信息，操作者通過運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)快速驅(qū)動(dòng)裝置及治療頭進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高清圖像獲取及跟蹤控制的目的；B超探頭的快速驅(qū)動(dòng)及上述原理具體見申請(qǐng)?zhí)?201110459770.9的專利文件，在此不再贅述；b.利用B超探頭獲取超聲清晰圖像，設(shè)定為B超探頭的起始位置PzPos，并監(jiān)控該清晰圖像；所獲取監(jiān)控圖像為清晰圖像，能夠較清晰的看到人體組織及病變組織為準(zhǔn)；c.治療頭根據(jù)該清晰圖像進(jìn)行目標(biāo)查找并定位:確定治療頭是否上升或下降，如果上升則以相同的速度下降B超探頭，如果治療頭下降則以相同的速度上升B超探頭，保證B超探頭與目標(biāo)相對(duì)距離不變；否則，B超探頭停止；即在看到清晰影像的前提下，通過運(yùn)動(dòng)治療頭來確定病灶組織及其邊界的位置；在整個(gè)運(yùn)動(dòng)定位過程中，在B超探頭當(dāng)沒有升降的情況下，升降治療頭時(shí)，B超探頭與病灶之間的縱向距離d(圖1所示)不發(fā)生變化；當(dāng)治療頭以某一速度值speed上升時(shí)，B超探頭PZ軸以相同的速度值Speed下降，當(dāng)治療頭停止上升時(shí)，B超探頭PZ軸同時(shí)停止下降運(yùn)動(dòng)；同理，當(dāng)治療頭以某一速度值speed下降時(shí)，B超探頭PZ軸以相同的速度值Speed上升，當(dāng)治療頭停止下降時(shí)，B超探頭的PZ軸同時(shí)停止上升運(yùn)動(dòng)；此處運(yùn)動(dòng)不包含水平運(yùn)動(dòng)的限定，根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn)，當(dāng)治療頭水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，B超探頭的PZ軸不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，B超探頭所獲取的超聲圖像始終是同一高度位置處的圖像，使整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，圖像質(zhì)量清晰度始終保持一致并且實(shí)時(shí)；d.治療頭位于照射位后停止運(yùn)動(dòng)，則B超探頭停止；并確定B超探頭是否位于安全位置PzSafe，如果不在安全位置PzSafe則驅(qū)動(dòng)B超探頭快速下降至安全位置PzSafe，否貝U，B超探頭停止；e.治療頭照射目標(biāo)，操作過程中需按設(shè)定功率、時(shí)間進(jìn)行功率輸出，一次照射完成后，驅(qū)動(dòng)B超探頭快速上升至起始位置PzPos，獲取超聲清晰圖像；f.根據(jù)步驟e獲取的圖像確定是否需要繼續(xù)治療(或者說繼續(xù)照射)如果需要繼續(xù)治療(或者照射)，則重復(fù)d至e，否則，結(jié)束治療。本實(shí)施例中，步驟b中，利用B超探頭獲取超聲清晰圖像，凍結(jié)該超聲清晰圖像，設(shè)定為B超探頭的起始位置PzPos;輸出功率前，首先凍結(jié)B超圖像，然后B超探頭快速下降至安全位置PzSafe位置處，即當(dāng)B超探頭的PZ軸坐標(biāo)起始位置PzPos大于安全位置PzSafe值時(shí)，B超探頭則快速下降至安全位置PzSafe位置,相反，當(dāng)起始位置PzPos小于或等于安全位置PzSafe值時(shí)，B超探頭保持原位置不變；凍結(jié)有利于治療頭自始至終均具有明確的指向，利于治療的順利進(jìn)行；步驟e中，驅(qū)動(dòng)B超探頭快速上升至起始位置后，解凍圖像并繼續(xù)獲取超聲清晰圖像；當(dāng)B超探頭到起始位置PzPos后，解凍圖像，此時(shí)觀察到的圖像始終是與治療前B超探頭PZ軸所在相同高度位置處的圖像，這樣可以清晰的看到功率輸出后的圖像灰度變化情況，從而實(shí)現(xiàn)在治療結(jié)束瞬間 ，操作操作醫(yī)生能清楚觀察到病灶處的灰度變化，根據(jù)灰度的變化，根據(jù)治療方案進(jìn)行評(píng)估，決定下次治療參數(shù)。本實(shí)施例中，步驟e中，驅(qū)動(dòng)B超探頭快速上升至起始位置后，記錄B超探頭快速上升的時(shí)間MT(Move Time)以及高強(qiáng)度聚焦頭照射間隙時(shí)間OT(OffTime)，并計(jì)算解凍時(shí)間=0T-2MT。以上記載僅僅是以治療疾病為例，還可以應(yīng)用于其它領(lǐng)域，并不局限于疾病的治療。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種超聲實(shí)時(shí)高清圖像跟蹤方法，其特征在于:包括下列步驟: a.設(shè)定當(dāng)前治療頭和B超探頭，獲取當(dāng)前B超探頭下降時(shí)的安全位置；所述B超探頭設(shè)有快速升降驅(qū)動(dòng)裝置，該快速驅(qū)動(dòng)裝置同時(shí)受治療頭升降驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)與治療頭隨動(dòng)； b.利用B超探頭獲取超聲清晰圖像，設(shè)定為B超探頭的起始位置，并監(jiān)控該清晰圖像； c.治療頭根據(jù)該清晰圖像進(jìn)行目標(biāo)查找并定位:確定治療頭是否上升或下降，如果上升則以相同的速度下降B超探頭，如果治療頭下降則以相同的速度上升B超探頭，保證B超探頭與目標(biāo)相對(duì)距離不變；否則，B超探頭停止； d.治療頭位于照射位后停止運(yùn)動(dòng)，則B超探頭停止；并確定B超探頭是否位于安全位置，如果不在安全位置則驅(qū)動(dòng)B超探頭快速下降至安全位置，否則，B超探頭停止； e.治療頭照射目標(biāo)，一次照射完成后，驅(qū)動(dòng)B超探頭快速上升至起始位置，獲取超聲清晰圖像； f.根據(jù)需要重復(fù)d至e。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲實(shí)時(shí)高清圖像跟蹤方法，其特征在于:步驟b中，利用B超探頭獲取超聲清晰圖像，凍結(jié)該超聲清晰圖像，設(shè)定為B超探頭的起始位置；步驟e中，驅(qū)動(dòng)B超探頭快速上升至起始位置后，解凍圖像并繼續(xù)獲取超聲清晰圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述 的超聲實(shí)時(shí)高清圖像跟蹤方法，其特征在于:步驟e中，驅(qū)動(dòng)B超探頭快速上升至起始位置后，記錄B超探頭快速上升的時(shí)間MT (Move Time)以及治療頭照射間隙時(shí)間OT (Off Time)，并計(jì)算解凍時(shí)間=0T_2MT。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲實(shí)時(shí)高清圖像跟蹤方法，在治療頭升降過程中，B超探頭與治療頭同速反向升降，形成反向聯(lián)動(dòng)，使得B超探頭與目標(biāo)靶位的縱向距離保持不變，即無論如何升降治療頭，B超探頭所獲取的超聲圖像始終是同一高度位置處的圖像，使整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，圖像質(zhì)量清晰度始終保持一致并且實(shí)時(shí)，使得讓操作者始終觀察到的是近距離的清晰圖像，可以清晰的看到治療后的灰度變化，既增強(qiáng)了操作者對(duì)組織圖像的判斷能力，又縮短了等待時(shí)間，在超聲治療過程中則大大提高治療效率。
文檔編號(hào)A61B8/00GK103110430SQ201210590788
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月29日
發(fā)明者金成兵, 文銀剛, 伍小兵, 溫洪軍, 鄒穎 申請(qǐng)人:重慶海扶醫(yī)療科技股份有限公司