一种超声扫查设备的耦合剂涂抹方法与流程

1.本发明涉及超声扫查设备技术领域，具体涉及一种超声扫查设备的耦合剂涂抹方法。


背景技术：

2.超声扫查设备，是一种利用超声产生的波在人体内传播时，通过示波屏显示体内各种器官和组织对超声的反射和减弱规律来进行成像的设备，其广泛应用于医疗领域，用于对患者的组织器官进行体外检查，以实现较好的诊疗效果。通常情况下，超声扫查设备采用换能器作为超声波的发射源。通过将换能器产生的超声波输入患者体内，并接收经组织器官反射的回波，并进行成像以完成整个扫查过程。由于换能器产生的超声波是一种机械波，其传播路径和回波受到介质影响较大，因此在进行超声波扫查的过程中，需要将换能器与患者体表进行良好接触，以避免空腔环境无法有效传递超声波，进而影响成像效果。一般来说，在使用超声扫查设备对患者进行检查时，需要涂抹耦合剂作为换能器和患者体表之间的介质以实现良好接触。
3.现有技术中，为了便于在使用过程中在扫查探头上涂抹耦合剂，往往会采用特定的机械结构或装置来实现在扫查探头上自动涂抹耦合剂。如cn201910460759.0揭示了一种带有耦合剂供给装置的b超检测装置，又或者像cn202010265696.6公开了一种在超声探头上设置耦合剂涂抹头的技术方案。上述两种技术方案的应用场景为传统的人工扫查过程，并未针对自动化扫查设备进行特定的优化，不能很好地适应自动扫查场景。同时，上述两种技术方案并未关注在扫查探头上的耦合剂涂抹数量和区域，这导致了耦合剂涂抹不足、过量或不能完整覆盖声窗的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种超声扫查设备的耦合剂涂抹方法。
5.具体技术方案如下：
6.一种超声扫查设备的耦合剂涂抹方法，包括：
7.步骤s1：转动所述扫查探头，使得所述扫查探头的超声窗口指向上方，随后采集第一图像；
8.步骤s2：在所述超声窗口上涂抹所述耦合剂，随后采集第二图像；
9.步骤s3：根据所述第一图像和所述第二图像判断未涂抹所述耦合剂的区域是否符合预设要求；
10.若否，抹除所述超声窗口上的所述耦合剂，随后返回所述步骤s1；
11.若是，转向步骤s4；
12.步骤s4：根据所述第一图像和所述第二图像判断所述耦合剂的厚度是否足够；
13.若是，则表示所述耦合剂已经涂抹完毕，并退出；
14.若否，抹除所述超声窗口上的所述耦合剂，随后返回所述步骤s1。
15.优选地，所述步骤s2中，在所述超声窗口上涂抹所述耦合剂后，先执行一校验过程，根据所述判断过程确认是否对所述第二图像进行采集；
16.所述校验过程具体包括：
17.步骤s21：在涂抹所述耦合剂后，于一预设的采集时间段内沿水平方向移动所述扫查探头，同时采集得到所述采集时间段内的多帧连续图像；
18.步骤s22：根据所述多帧连续图像判断获取的图像是否为真实图像；
19.若是，采集所述第二图像随后转向所述步骤s3；
20.若否，抹除所述超声窗口上的所述耦合剂，随后返回所述步骤s1。
21.优选地，所述步骤s22包括：
22.步骤s221：自所述多帧连续图像中选取第一比较图像和第二比较图像；
23.所述第一比较图像与所述第二比较图像之间的时间间隔为两帧；
24.步骤s222：根据所述第一比较图像和所述第二比较图像计算所述扫查探头的水平位移值；
25.步骤s223：返回所述步骤s231，重复采集多个所述水平位移值，直至所述水平位移值的数量达到一预设的采集数量，随后转向步骤s224；
26.步骤s224：根据多个所述水平位移值生成总位移值，并判断所述总位移值是否大于一位移门限值；
27.若是，判断获取的图像为真实图像，采集所述第二图像随后转向所述步骤s3；
28.若否，判断获取的图像不是真实图像，抹除所述超声窗口上的所述耦合剂，随后返回所述步骤s1。
29.优选地，所述步骤s3包括：
30.步骤s31：对所述第一图像和所述第二图像进行配准；
31.步骤s32：对配准后的所述第一图像和所述第二图像进行区域分割，生成多个相对应的所述第一图像中的第一区域图像和所述第二图像中的第二区域图像；
32.步骤s33：对所述第一区域和所述第二区域进行相似度计算和相对位移值计算，并判断是否满足一预设条件；
33.若是，对相似度计数结果的数值加一，随后转向步骤s34；
34.若否，转向步骤s34；
35.步骤s34：判断是否对所有的所述第一区域和所述第二区域进行相似度计算；
36.若是，转向步骤s35；
37.若否，返回所述步骤s33；
38.步骤s35：根据所述相似度计数结果判断未涂抹所述耦合剂的区域的面积是否符合预设要求；
39.若否，抹除所述超声窗口上的所述耦合剂，随后返回所述步骤s1；若是，转向步骤s4。
40.优选地，所述步骤s33包括：
41.步骤s331：采用一模板匹配法选择对应的所述第一区域和所述第二区域；
42.步骤s332：计算所述第一区域与所述第二区域的相似度，并计算所述第一区域与所述第二区域的相对位移值；
43.步骤s333：判断所述第一区域与所述第二区域的相似度以及相对位移值是否同时满足所述预设条件；
44.若是，对相似度计数结果的数值加一，随后转向所述步骤s34；
45.若否，转向所述步骤s34。
46.优选地，所述步骤s4包括：
47.步骤s41：根据一预先输入的扫查路径生成上限厚度和下限厚度；
48.步骤s42：根据所述第一图像、所述第二图像、所述上限厚度和所述下限厚度判断所述耦合剂的厚度是否足够；
49.若是，则表示所述耦合剂已经涂抹完毕，并退出；
50.若否，抹除所述超声窗口上的所述耦合剂，随后返回所述步骤s1。
51.优选地，所述步骤s41包括：
52.步骤s411：根据一预先输入的扫查路径生成路径长度；
53.步骤s412：根据所述路径长度生成所述上限厚度和所述下限厚度。
54.优选地，所述步骤s42还包括：
55.步骤s421：根据所述第一图像生成第一坐标均值，并根据所述第二图像生成第二坐标均值；
56.步骤s422：根据所述第一坐标均值和所述第二坐标均值生成当前厚度；
57.步骤s423：判断所述当前厚度是否在所述上限厚度与所述下限厚度之间；
58.若是，认为所述耦合剂的厚度足够，则表示所述耦合剂已经涂抹完毕，并退出；
59.若否，认为所述耦合剂的厚度不够，抹除所述超声窗口上的所述耦合剂，随后返回所述步骤s1。
60.优选地，所述超声扫查设备包括一扫查探头、一机械臂和一涂抹装置；
61.所述扫查探头设置在所述机械臂的前端；
62.所述涂抹装置用于在所述超声窗口上涂抹所述耦合剂。
63.优选地，所述步骤s22中移动所述扫查探头的方式为：所述机械臂控制所述扫查探头沿水平面上一直线做简谐运动。
64.上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过设置特定的耦合剂涂抹方法，避免了现有的耦合剂涂抹装置不能很好地适应自动扫查设备的缺陷，并实现了对耦合剂的涂抹区域、涂抹厚度的自动检测，减少了涂抹耦合剂过程中的人工干预过程，进而提高了整体扫查过程的效率，有效提高了扫查体验。
附图说明
65.参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
66.图1为本发明的整体流程图；
67.图2为本发明实施例的第一图像示意图；
68.图3a为本发明实施例中一种第二图像示意图；
69.图3b为本发明实施例中另一种第二图像示意图；
70.图3c为本发明实施例中另一种第二图像示意图；
71.图4为本发明实施例中步骤s2子步骤示意图；
72.图5为本发明实施例中步骤s23子步骤示意图；
73.图6为本发明实施例中步骤s3子步骤示意图；
74.图7为本发明实施例中步骤s33子步骤示意图；
75.图8为本发明实施例中步骤s4子步骤示意图；
76.图9为本发明实施例中步骤s41子步骤示意图
77.图10为本发明实施例中步骤s42子步骤示意图。
具体实施方式
78.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
79.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
80.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
81.本发明包括：
82.一种超声扫查设备的耦合剂涂抹方法，如图1所示，包括：
83.步骤s1：转动扫查探头，使得扫查探头的超声窗口指向上方，随后采集第一图像；
84.步骤s2：在超声窗口上涂抹耦合剂，随后采集第二图像；
85.步骤s3：根据第一图像和第二图像判断未涂抹耦合剂的区域是否符合预设要求；
86.若否，抹除超声窗口上的耦合剂，随后返回步骤s1；
87.若是，转向步骤s4；
88.步骤s4：根据第一图像和第二图像判断耦合剂的厚度是否足够；
89.若是，则表示耦合剂已经涂抹完毕，并退出；
90.若否，抹除超声窗口上的耦合剂，随后返回步骤s1。
91.具体地，为实现对自动化扫查设备和联合扫查场景的更好的适应性，本发明提出一种耦合剂的涂抹方法，用于在扫查开始前预先在扫查探头的发射窗口上涂抹适当厚度的耦合剂，用于解决自动化扫查设备在扫查患者的不同部位时，由于扫查部位不同和患者的体形不同导致的耦合剂涂抹困难的问题。同时，通过超声图像检测，可以有效解决耦合剂涂抹过程中涂抹不均匀、未完全覆盖发射窗口或厚度不够的问题，进而避免了在扫查过程中中断扫查过程以重新涂抹耦合剂的问题。
92.进一步地，在具体的实施过程中，扫查探头和机械臂均可以采用现有技术。涂抹装置被设置成一个在前端具有耦合剂涂抹设备的机械臂，其可以以特定角度在发射窗口上均匀涂抹耦合剂，并控制单次涂抹过程中耦合剂的输出量，进而改变耦合剂的涂抹厚度。
93.进一步地，第一图像如图2所示，其为超声扫查设备在不接触任何固体介质，也未涂抹耦合剂的情况下的始波图像，通常情况下，将扫查探头自患者体表移除不与外界物体接触即可获得该图像。为便于涂抹耦合剂，可以在采集第一图像时便将扫查探头指向上方以便于涂抹装置后续涂抹耦合剂。第二图像如图3a、图3b、图3c所示，当发射窗口涂抹耦合
剂后，采集到的第二图像上会反映出耦合剂的影像，同时根据颜色深浅可以判断出该处耦合剂的厚度。需要说明的是，图3a所示的第二图像中，大部分区域都没有涂抹到耦合剂；图3b所示的第二图像中，左侧未涂抹到耦合剂；图3c所示的第二图像中，发射窗口的中部区域未涂抹到耦合剂。上述三种情况均为在实际使用过程中可能出现的未涂抹到耦合剂的情况，此时需要根据本发明提供的涂抹方法对其进行进一步的判别以消除这一问题，进而取得较好的耦合剂涂抹效果以使得扫查过程得以继续。
94.作为可选的实施方式，预设要求为未涂抹耦合剂的区域在整体图像中的占比小于一预设的未涂抹上限比例。
95.在一种较优的实施例中，步骤s2中，在超声窗口上涂抹耦合剂后，先执行一校验过程，根据判断过程确认是否继续采集第二图像；
96.如图2所示，校验过程具体包括：
97.步骤s21：在涂抹耦合剂后，于一预设的采集时间段内沿水平方向移动扫查探头，同时采集得到采集时间段内的多帧连续图像；
98.步骤s22：根据多帧连续图像判断获取的图像是否为真实图像；
99.若是，采集第二图像随后转向步骤s3；
100.若否，抹除超声窗口上的耦合剂，随后返回步骤s1。
101.具体地，通过采集当前图像与如图2所示的第一图像与涂抹耦合剂时的当前图像进行对比，可以判断出当前采集到的图像是否为真实图像，进而避免了因扫查探头故障导致的无效操作。
102.在一种较优的实施例中，如图5所示，步骤s22包括：
103.步骤s221：自多帧连续图像中选取第一比较图像和第二比较图像；
104.第一比较图像与第二比较图像之间的时间间隔为两帧；
105.步骤s222：根据第一比较图像和第二比较图像计算扫查探头的水平位移值；
106.步骤s223：返回步骤s231，重复采集多个水平位移值，直至水平位移值的数量达到一预设的采集数量，随后转向步骤s224；
107.步骤s224：根据多个水平位移值生成总位移值，并判断总位移值是否大于一位移门限值；
108.若是，判断获取的图像为真实图像，采集第二图像随后转向步骤s3；
109.若否，判断获取的图像不是真实图像，抹除超声窗口上的耦合剂，随后返回步骤s1。
110.具体地，为确认当前图像是否为真实图像，可以在涂抹耦合剂后，采用水平移动的方式计算特定区域在水平方向上的位移，若能够根据当前图像判断出水平位移大于位移门限值，则可认为当前获取的图像为有效图像，以避免无效操作。
111.进一步地，以图3a所示的第二图像为例，采集时间间隔为2帧的两幅第二图像，将第二图像的下半部分沿横向进行十等分，随后采用模板匹配法获取两幅图像中相互匹配的区域，根据相互匹配的区域在水平方向上的移动进而判断出当前扫查探头在水平方向上的位移。由于模板匹配法为现有技术，因此在此不再赘述。
112.为实现较好的识别效果，记单次水平位移为shifti，则有：
其中shift
sum
表示多次水平位移的总位移值，i为位移的次数，在该实施例中i的最大值为9。当shift
sum
》thre时，认为发生了位移，thre为位移门限值，在该实施例中thre为1.5mm*8。通过采集多次的水平位移可以避免机械臂在水平移动过程中加速、减速导致的在相同时间间隔中，实际的位移距离发生变化进而影响判断的问题。
113.作为可选的实施方式，记采集第一图像时的位置为起始位置，当判断获取的图像为真实图像时，移动扫查探头至起始位置并采集第二图像。
114.在一种较优的实施例中，如图6所示，步骤s3包括：
115.步骤s31：对第一图像和第二图像进行配准；
116.步骤s32：对配准后的第一图像和第二图像进行区域分割，生成多个相对应的第一图像中的第一区域图像和第二图像中的第二区域图像；
117.步骤s33：对第一区域和第二区域进行相似度计算和相对位移值计算，并判断是否满足一预设条件；
118.若是，对相似度计数结果的数值加一，随后转向步骤s34；
119.若否，转向步骤s34；
120.步骤s34：判断是否对所有的第一区域和第二区域进行相似度计算；
121.若是，转向步骤s35；
122.若否，返回步骤s33；
123.步骤s35：根据相似度计数结果判断未涂抹耦合剂的区域是否符合预设要求；
124.若否，抹除超声窗口上的耦合剂，随后返回步骤s1；若是，转向步骤s4。
125.具体地，由于在生成第二图像的过程中扫查探头进行了水平方向上的移动，因此需要通过配准的方式提高第一图像和第二图像的匹配度。由于配准的方法为本领域的公知常识，在此不做详细阐述。通过对第一图像和第二图像进行区域分割并计算相似度，可以对图像中的未涂抹到耦合剂的各个区域进行计数，根据计数结果判断耦合剂是否完整覆盖发射窗口，或者未覆盖区域是否过多以至于出现如图3a、图3b、图3c所示的状况，进而使得扫查过程无法正常进行。
126.进一步地，针对现有技术中难以对未涂抹耦合剂的区域进行识别的问题，本实施例采用的区域划分的方法，将超声图像划分成多个面积相同的区域，通过记录未涂抹耦合剂的区域的数量，并结合整体的划分的区域数量来获得未涂抹耦合剂的区域在整体图像中的占比。并且，通过增加划分区域的数量可以获得更为准确的判断结果。
127.作为可选的实施方式，区域划分的方法为对第一图像或第二图像沿x轴和y轴划分多个区域，多个区域的面积相等。
128.作为可选的实施方式，区域的数量为20个，预设的长度值为5。
129.在一种较优的实施例中，如图7所示，步骤s33包括：
130.步骤s331：采用一模板匹配法选择对应的第一区域和第二区域；
131.步骤s332：计算第一区域与第二区域的相似度，并计算第一区域与第二区域的相对位移值；
132.步骤s333：判断第一区域与第二区域的相似度以及相对位移值是否同时满足预设条件；
133.若是，对相似度计数结果的数值加一，随后转向步骤s34；
134.若否，转向步骤s34。
135.具体地，由于在生成第二图像的过程中扫查探头进行了水平方向上的移动，因此在获取第二区域时，默认第二区域的像素范围在x轴或y轴方向上进行了平移，因此采用模板匹配法可以有效地对位置发生改变的第二区域进行匹配。相似度值的计算方法为现有技术，其在实施过程中可以是采用opencv作为相似度的计算工具，也可以是其他方法。相对位移值的计算方法可根据模板匹配过程中的结果生成。
136.作为可选的实施方式，步骤s333的预设条件为：|δx| |δy|《disthre且k》imgthre。
137.其中，δx为第二区域相对于第一区域在x轴上的位移值，δy为第二区域相对于第一区域在y轴上的位移值，disthre为预设的相对位移限值；k为相似度值，imgthre为相似度限值。当满足上述预设条件时，表明第一区域和第二区域相似，即该区域未涂抹到耦合剂。
138.作为可选的实施方式，相对位移限值为1mm，相似度限值为0.96。
139.在一种较优的实施例中，如图8所示，步骤s4包括：
140.步骤s41：根据一预先输入的扫查路径生成上限厚度和下限厚度；
141.步骤s42：根据第一图像、第二图像、上限厚度和下限厚度判断耦合剂的厚度是否足够；
142.若是，则表示耦合剂已经涂抹完毕，并退出；
143.若否，抹除超声窗口上的耦合剂，随后返回步骤s1。
144.在一种较优的实施例中，如图9所示，步骤s41包括：
145.步骤s411：根据扫查路径生成路径长度；
146.步骤s412：根据路径长度生成上限厚度和下限厚度。
147.具体地，步骤a42中的下限厚度ya和上限厚度yb的生成方法如下：ya＝0.01x
2-0.03x 1.5；yb＝0.015x
2-0.02x 2。
148.其中，ya为下限厚度，yb为上限厚度，x为路径长度，路径长度根据选择的扫查路径自一预设的扫查路径表中获取。
149.作为可选的实施方式，还预设有一上限厚度门限值，以避免耦合剂自发射窗口表面脱落。在一种实施例中，上限厚度门限值为12cm。
150.在一种较优的实施例中，如图10所示，步骤s42还包括：
151.步骤s421：根据第一图像生成第一坐标均值，并根据第二图像生成第二坐标均值；
152.步骤s422：根据第一坐标均值和第二坐标均值生成当前厚度；
153.步骤s423：判断当前厚度是否在上限厚度与下限厚度之间；
154.若是，认为耦合剂的厚度足够，则表示耦合剂已经涂抹完毕，并退出；
155.若否，认为耦合剂的厚度不够，抹除超声窗口上的耦合剂，随后返回步骤s1。
156.具体地，第一坐标均值的生成方法为：自第一图像中，获取每一列的第一个大于blackthre的点的y轴坐标，并根据多个第一图像中的y轴坐标生成第一坐标均值；第二坐标均值的生成方法为：自第二图像中，获取每二列的第二个大于blackthre的点的y轴坐标，并根据多个第二图像中的y轴坐标生成第二坐标均值。根据第一坐标均值和第二坐标均值可求出耦合剂厚度。
157.在一种较优的实施例中，超声扫查设备包括一扫查探头、一机械臂和一涂抹装置；
158.扫查探头设置在机械臂的前端；
159.涂抹装置用于在超声窗口上涂抹耦合剂。
160.在一种较优的实施例中，步骤s22中移动扫查探头的方式为：机械臂控制扫查探头沿水平面上一直线做简谐运动。
161.在一种实施例中，直线的长度为10mm，简谐运动的频率为10hz。
162.本发明的有益效果在于：通过设置特定的耦合剂涂抹方法，避免了现有的耦合剂涂抹装置不能很好地适应自动扫查设备的缺陷，并实现了对耦合剂的涂抹区域、涂抹厚度的自动检测，减少了涂抹耦合剂过程中的人工干预过程，进而提高了整体扫查过程的效率，有效提高了扫查体验。
163.以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。