一種超聲探頭和眼部二維超聲圖像的三維重建方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超聲探頭,包括伸縮鏡筒、壓力傳感器、控制器、探頭和驅(qū)動(dòng)所述探頭轉(zhuǎn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)。一種應(yīng)用所述的超聲探頭的眼部二維超聲圖像的三維重建方法為：通過超聲探頭進(jìn)行等角度旋轉(zhuǎn)掃描，獲取眼部二維超聲圖像數(shù)據(jù)；將等角度旋轉(zhuǎn)掃描獲取的眼部二維超聲圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為球坐標(biāo)系網(wǎng)格上的離散的標(biāo)量數(shù)據(jù)；將生成的球坐標(biāo)系網(wǎng)格上的標(biāo)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成笛卡爾坐標(biāo)系的矩形網(wǎng)格上的數(shù)據(jù)；對(duì)笛卡爾坐標(biāo)系的矩形網(wǎng)格上的非整數(shù)點(diǎn)通過三線性插值，得到非整數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)度值，形成強(qiáng)度值的一組三維數(shù)據(jù)集，完成眼部二維超聲圖像的三維重建。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較重建圖像清晰、真實(shí)感強(qiáng)、成像速度快等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于臨床系統(tǒng)。
【專利說明】一種超聲探頭和眼部二維超聲圖像的三維重建方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲探頭和眼部二維超聲圖像的三維重建方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]B超在醫(yī)院的臨床診斷中已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用，B超也可用于眼科的眼病診斷。B超的回聲以光點(diǎn)表不，每一回聲在顯不屏上形成一個(gè)光點(diǎn)，光點(diǎn)亮度表不回聲強(qiáng)度，回聲愈強(qiáng)，光點(diǎn)愈亮，把光點(diǎn)連接起來就成為一幅二維圖像。當(dāng)屈光間質(zhì)不透明時(shí)，B型超聲探測(cè)是了解眼內(nèi)情況的方法之一，可檢查白瞳孔癥、屈光間質(zhì)不清、視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜脫離、眼底隆起物、眼球萎縮、原因不明的視力減退和高眼壓、可疑眼內(nèi)寄生蟲和后鞏膜炎、術(shù)后淺前房、玻璃體混濁或積血；各種原因引起的眼球突出，如腫瘤、炎癥、血管病及假性眼球突出；可疑眼球筋膜炎、原因不明的視力減退及眼球運(yùn)動(dòng)障礙；淚囊區(qū)、眼瞼和眶緣腫物及眼肌及視神經(jīng)的測(cè)量；眼球穿孔傷及后部破裂傷、異物定性和磁性試驗(yàn)、可疑眶內(nèi)血腫或氣腫；可疑炎癥、腫瘤、囊腫、血管畸形、動(dòng)靜脈直接交通等。介入性超聲是指用超聲引導(dǎo)針穿刺活檢、眼球非磁性異物取出的手術(shù)導(dǎo)引及眼腫瘤手術(shù)的臺(tái)上探查。較先進(jìn)的B超，具有玻璃體增強(qiáng)功能，可探測(cè)到細(xì)小的玻璃體混濁及后脫離，對(duì)玻璃體視網(wǎng)膜手術(shù)意義較大。目前三維立體眼科超聲已研制成功，它可對(duì)數(shù)百幅二維B超進(jìn)行三維重建，合成三維立體斷層影像，并可多層面及軸向上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、剖切，可精確定位定量腫瘤、玻璃體及網(wǎng)膜等病變的范圍和結(jié)構(gòu)，為診斷及手術(shù)計(jì)劃提供科學(xué)的、精確的、直觀的三維立體影像，對(duì)病理學(xué)研究同樣有重要意義。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的眼科B超探頭因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)設(shè)置不合理使用不便，同時(shí)精度較低容易使使用者做出錯(cuò)誤判斷，影響患者疾病恢復(fù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種超聲探頭和眼部二維超聲圖像的三維重建方法及系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種超聲探頭，包括伸縮鏡筒、壓力傳感器、控制器、探頭和驅(qū)動(dòng)所述探頭轉(zhuǎn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)設(shè)置于所述伸縮鏡筒內(nèi)，所述探頭與所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固定連接，所述壓力傳感器設(shè)置在所述伸縮鏡筒的前端，所述控制器控制所述伸縮鏡筒的伸縮和步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0006]一種應(yīng)用如上所述的超聲探頭的眼部二維超聲圖像的三維重建方法，包括以下步驟，步驟S100:通過超聲探頭等角度旋轉(zhuǎn)掃描獲取眼部二維超聲圖像數(shù)據(jù)；步驟S200:將等角度旋轉(zhuǎn)掃描獲取的眼部二維超聲圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為球坐標(biāo)系網(wǎng)格上的離散的標(biāo)量數(shù)據(jù)；步驟S300:將生成的球坐標(biāo)系網(wǎng)格上的標(biāo)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成笛卡爾坐標(biāo)系的矩形網(wǎng)格上的數(shù)據(jù)；步驟S400:對(duì)笛卡爾坐標(biāo)系的矩形網(wǎng)格上的非整數(shù)點(diǎn)通過三線性插值，得到非整數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)度值，形成強(qiáng)度值的一組三維數(shù)據(jù)集，完成眼部二維超聲圖像的三維重建。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:旋轉(zhuǎn)掃描獲取的超聲二維圖像數(shù)據(jù)，并將二維超聲圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成球坐標(biāo)系網(wǎng)格上的離散的標(biāo)量數(shù)據(jù)；采用三線性插值方法算出笛卡爾坐標(biāo)系的矩形網(wǎng)格上的任一數(shù)據(jù)點(diǎn)的強(qiáng)度值，得到一幅三維數(shù)據(jù)集，完成眼部二維超聲圖像的三維重建，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較重建圖像清晰、真實(shí)感強(qiáng)、成像速度快等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于臨床系統(tǒng)。
[0008]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0009]進(jìn)一步，在所述步驟S400中，通過三線性插值獲取笛卡爾坐標(biāo)系的矩形網(wǎng)格上的非整數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)度值的方法為:對(duì)離預(yù)設(shè)的非整數(shù)點(diǎn)在空間上最近的、通過超聲探頭實(shí)際獲得的八個(gè)整數(shù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行三線性插值，獲得非整數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)度值。
[0010]進(jìn)一步，對(duì)離預(yù)設(shè)的非整數(shù)點(diǎn)在空間上最近的通過超聲探頭實(shí)際獲得的八個(gè)整數(shù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行三線性插值的過程為:設(shè)離預(yù)設(shè)的非整數(shù)點(diǎn)ρ( μ θ，φ)在空間上最近的通過超聲探頭實(shí)際獲得的八個(gè)整數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)度值分別為

【權(quán)利要求】
1.一種超聲探頭，其特征在于:包括伸縮鏡筒、壓力傳感器、控制器、探頭和驅(qū)動(dòng)所述探頭轉(zhuǎn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)設(shè)置于所述伸縮鏡筒內(nèi)，所述探頭與所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固定連接，所述壓力傳感器設(shè)置在所述伸縮鏡筒的前端，所述控制器控制所述伸縮鏡筒的伸縮和步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.一種應(yīng)用如權(quán)利要求1所述的超聲探頭的眼部二維超聲圖像的三維重建方法，其特征在于:包括以下步驟， 步驟S100:通過超聲探頭進(jìn)行等角度旋轉(zhuǎn)掃描，獲取眼部二維超聲圖像數(shù)據(jù)； 步驟S200:將等角度旋轉(zhuǎn)掃描獲取的眼部二維超聲圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為球坐標(biāo)系網(wǎng)格上的離散的標(biāo)量數(shù)據(jù)； 步驟S300:將生成的球坐標(biāo)系網(wǎng)格上的標(biāo)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成笛卡爾坐標(biāo)系的矩形網(wǎng)格上的數(shù)據(jù)； 步驟S400:對(duì)笛卡爾坐標(biāo)系的矩形網(wǎng)格上的非整數(shù)點(diǎn)通過三線性插值，得到非整數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)度值，形成強(qiáng)度值的一組三維數(shù)據(jù)集，完成眼部二維超聲圖像的三維重建。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種眼部二維超聲圖像的三維重建方法，其特征在于:在所述步驟S400中，通過三線性插值獲取笛卡爾坐標(biāo)系的矩形網(wǎng)格上的非整數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)度值的方法為:對(duì)離預(yù)設(shè)的非整數(shù)點(diǎn)在空間上最近的、通過超聲探頭實(shí)際獲得的八個(gè)整數(shù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行三線性插值，獲得非整數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)度值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種眼部二維超聲圖像的三維重建方法，其特征在于:對(duì)離預(yù)設(shè)的非整數(shù)點(diǎn)在空間上最近的通過超聲探頭實(shí)際獲得的八個(gè)整數(shù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行三線性插值的過程為:設(shè)離預(yù)設(shè)的非整數(shù)點(diǎn)P ( P， θ,φ)在空間上最近的通過超聲探頭實(shí)際獲得的八個(gè)整數(shù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分別為Οο(Ρβ,θο,Φδ), Q1CPo^e/Φι), Ο/Ρβ/βρ-ο)、Q3(Pb^lVi)Λ Q4Cpi^0.Φ0), Q5CPi^0,Vi), Qfih,K Q7(fh+鳥+.Ψι)，則預(yù)設(shè)的非整數(shù)點(diǎn)P點(diǎn)的強(qiáng)度值為P=ESA晶，其中，P是P點(diǎn)到原點(diǎn)的歐式距離，Θ是天頂角，取值范圍為O至31，Φ是方位角,取值范圍為O至2 ，λ j為系數(shù)，

5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)所述的一種眼部二維超聲圖像的三維重建方法，其特征在于:所述超聲探頭等角度旋轉(zhuǎn)掃描獲取二維超聲圖像數(shù)據(jù)包括以下步驟， 步驟SlOl:通過控制器控制伸縮鏡筒進(jìn)行伸長(zhǎng)，伸縮鏡筒靠近探頭的一端與人的眼部相抵觸； 步驟S102:壓力傳感器檢測(cè)伸縮鏡筒的前端與眼部之間的壓力； 步驟S103:當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到的伸縮鏡筒的前端與眼部之間的壓力達(dá)到預(yù)設(shè)的力度時(shí)，控制器控制伸縮鏡筒停止伸長(zhǎng)； 步驟S104:當(dāng)所述伸縮鏡筒停止伸長(zhǎng)后，所述控制器控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)探頭轉(zhuǎn)動(dòng)，所述探頭每旋轉(zhuǎn)一預(yù)設(shè)角度就獲取一個(gè)二維超聲圖像數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種眼部二維超聲圖像的三維重建方法，其特征在于:所述伸縮鏡筒的前端與眼部之間的壓力的預(yù)設(shè)力度為10牛。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種眼部二維超聲圖像的三維重建方法，其特征在于:所述探頭旋轉(zhuǎn)的預(yù)設(shè)角度為3度。
8.一種應(yīng)用如權(quán)利要求1所述的超聲探頭的眼部二維超聲圖像的三維重建系統(tǒng)，其特征在于:包括， 二維數(shù)據(jù)獲取模塊，用于通過超聲探頭進(jìn)行等角度旋轉(zhuǎn)掃描，獲取眼部二維超聲圖像數(shù)據(jù)； 第一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將等角度旋轉(zhuǎn)掃描獲取的眼部二維超聲圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為球坐標(biāo)系網(wǎng)格上的離散的標(biāo)量數(shù)據(jù)； 第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將生成的球坐標(biāo)系網(wǎng)格上的標(biāo)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成笛卡爾坐標(biāo)系的矩形網(wǎng)格上的數(shù)據(jù)； 三維數(shù)據(jù)重建模塊，用于對(duì)笛卡爾坐標(biāo)系的矩形網(wǎng)格上的非整數(shù)點(diǎn)通過三線性插值，得到非整數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)度值，形成強(qiáng)度值的三維數(shù)據(jù)集，完成眼部二維超聲圖像的三維重建。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種眼部二維超聲圖像的三維重建系統(tǒng)，其特征在于:通過三線性插值獲取笛卡爾坐標(biāo)系的矩形網(wǎng)格上的非整數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)度值的過程為:對(duì)離預(yù)設(shè)的非整數(shù)點(diǎn)在空間上最近的、通過超聲探頭實(shí)際獲得的八個(gè)整數(shù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行三線性插值，獲得非整數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)度值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種眼部二維超聲圖像的三維重建系統(tǒng)，其特征在于:對(duì)離預(yù)設(shè)的非整數(shù)點(diǎn)在空間上最近的通過超聲探頭實(shí)際獲得的八個(gè)整數(shù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行三線性插值的過程為:設(shè)離預(yù)設(shè)的非整數(shù)點(diǎn)Ρ(ρ，θ，Φ)在空間上最近的通過超聲探頭實(shí)際獲得的八個(gè)整數(shù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分別為Q0CPo為—<%)、Q1(Pi).鳥 Vi)、Q2Cp0J1, Cpe), Q3(Po^ilfCP1) ^ Q4Cp1, 00,爭(zhēng)0)、Q5Cp1.為,CPi1、 Q6Cpi為#0)、QM為.Ψι)，則預(yù)設(shè)的非整數(shù)點(diǎn)P點(diǎn)的強(qiáng)度值為Ρ=Σ^λ沿，其中，P是P點(diǎn)到原點(diǎn)的歐式距離，Θ是天頂角，取值范圍為O至31，φ是方位角,取值范圍為
【文檔編號(hào)】G06T17/00GK104183013SQ201410399862
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】宋和平, 火立龍 申請(qǐng)人:宋和平, 火立龍