双平面自由臂三维重建方法及其应用与流程

1.本发明涉及超声检测领域，尤其涉及一种双平面自由臂三维重建方法及其应用。


背景技术：

2.前列腺三维重构对后续前列腺临床有重要意义，利用超声图像的实时性和 mri成像的高分辨率特性，将两者结合起来实时定位病灶位置。对于术前诊断、手术和活检穿刺规划、述中定位和术后检查都用重要的意义。
3.现有的超声三维重建方法主要分为三类：1）基于二维面阵探头的直接三维扫描与重建；2）基于电机带动一维探头的二维图像序列采样与三维重建；3）基于位置传感器的一维探头的二维图像序列采样与三维重建。其中，1）的设备成本高，对探头和主机都有很高的要求；2）需要把电机和驱动控制电路集成于探头内，除了探头成本高外，探头体积也较常规探头更大，在进行图像采集时探头会给患者带来不适或疼痛感；3）需要用到位置传感器，目前常用的位置传感器为电磁型和光学型，其精度有一定的局限性，同时也增加额外的成本。同时，1）和2）两种方法在进行图像采集时，患者不能移动，否则会影响成像的效果，3）受环境的影响较大。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于公开一种双平面自由臂三维重建方法及其应用，具体在于公开一种使用常规双平面探头进行图像采集并实现精准三维数据重建的方法以及该方法在前列腺三维重构中的应用。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种双平面自由臂三维重建方法，记双平面探头的两个扫查阵列为a和b，a扫查阵列得到的平面图像为a面，b扫查阵列得到的平面图像为b面；通过旋转双平面探头并控制a扫查阵列和b扫查阵列以一定的频率进行图像采集，根据得到的多帧a面图像和/或b面图像的前后帧计算每帧图像之间探头的相对位移，根据计算得到的相对位移对得到的多帧a面图像和/或b面图像进行三维转换，以此得到被扫查物体的三维体。
6.具体的，在根据得到的多帧a面图像和/或b面图像的前后帧计算每帧图像之间探头的相对位移时，利用a面图像或b面图像的前后帧进行相对位移的计算，具体先在前帧a面图像或b面图像上选取一数据点区域，然后将前帧a面图像或b面图像与对应的后帧a面图像或b面图像进行叠加比对，最后根据前后帧a面图像或b面图像上该数据点区域的相对位移来计算前后帧图像之间探头的相对位移。
7.在另一种方案中，在根据得到的多帧a面图像和/或b面图像的前后帧计算每帧图像之间探头的相对位移时，利用a面图像和b面图像的前后帧进行相对位移的计算，具体为，利用a面图像的前后帧和b面图像的前后帧分别进行相对位移计算，再将通过a面图像计算得到的相对位移和b面图像计算得到的相对位移进行综合计算，得到探头的相对位移。
8.具体的，在利用a扫查阵列和b扫查阵列进行图像采集时，采用分时方法以交替顺
序进行图像采集，所采集的图像按照a扫查阵列和b扫查阵列进行分组和处理。
9.一种上述双平面自由臂三维重建方法的应用，利用上述双平面自由臂三维重建方法对前列腺进行三维重建，以此对前列腺的病灶位置进行实时定位。
10.本发明的优点在于：通过使用该双平面自由臂三维重建方法对前列腺进行图像检测并构建三维数据图像，由于探头外形为常规内探头，可以减少患者检查过程的不适，同时可以降低探头本身的成本和对主机的要求，降低检查成本；同时，可以对患者检查过程中的移动进行补偿，有效提高检查的准确度。
附图说明
11.附图1为双平面凸阵探头和扫查面的示意图。
具体实施方式
12.一种双平面自由臂三维重建方法，记双平面探头的两个扫查阵列为a和b，a扫查阵列得到的平面图像为a面，b扫查阵列得到的平面图像为b面；通过旋转双平面探头并控制a扫查阵列和b扫查阵列以一定的频率进行图像采集，根据得到的多帧a面图像和/或b面图像的前后帧计算每帧图像之间探头的相对位移，根据计算得到的相对位移对得到的多帧a面图像和/或b面图像进行三维转换，以此得到被扫查物体的三维体。其中双平面探头可采用双平面凸阵探头或双平面线阵探头或双平面一凸一线探头。
13.本发明所公开的三维重建方法，可以利用a扫查阵列和b扫查阵列中的一个或两个扫查阵列所采集得到的图像对探头相对于被扫查物体的位移进行计算，再根据计算得到的探头的位移信息，利用a扫查阵列和b扫查阵列中的一个或两个扫查阵列所采集得到的图像构建被扫查物体的三维图像。其中，探头的位移信息包括探头主动旋转产生的位移和由于患者移动时探头被动产生的位移，探头通过主动旋转，可以使得a扫查阵列和b扫查阵列对被扫查物体进行多角度多平面的图像采集，从而可以使a扫查阵列和b扫查阵列得到的a面图像和b面图像可以用于构建被扫查物体的三维数据图像。
14.实施例1，本实施例中，在根据得到的多帧a面图像和/或b面图像的前后帧计算每帧图像之间探头的相对位移时，利用a面图像或b面图像的前后帧进行相对位移的计算，具体先在前帧a面图像或b面图像上选取一数据点区域，然后将前帧a面图像或b面图像与对应的后帧a面图像或b面图像进行叠加比对，最后根据前后帧a面图像或b面图像上该数据点区域的相对位移来计算前后帧图像之间探头的相对位移。
15.在本实施例中，可以利用a面图像和b面图像中的一组图像对探头的相对位移进行计算，另外一组图像则用于构建被扫查物体的三维数据图像。如，利用b面图像进行相对位移的计算，利用a面图像进行被扫查物体的三维数据图像重建。本实施例更适用于在检测过程中患者较少移动的情况下，即探头与被扫查物体之间的相对位移仅有探头自身转动产生的位移。
16.实施例2，本实施例中，在根据得到的多帧a面图像和/或b面图像的前后帧计算每帧图像之间探头的相对位移时，利用a面图像和b面图像的前后帧进行相对位移的计算，具体为，利用a面图像的前后帧和b面图像的前后帧分别进行相对位移计算，再将通过a面图像计算得到的相对位移和b面图像计算得到的相对位移进行综合计算，得到探头的相对位移。
17.具体的，在利用a扫查阵列和b扫查阵列进行图像采集时，可以采用分时方法以交替顺序进行图像采集，所采集的图像按照a扫查阵列和b扫查阵列进行分组和处理。
18.本实施例中由于同时采用a面图像和b面图像进行探头相对位移的计算，不仅可以对探头相对于被扫查物体主动旋转的相对位移进行准确检测，同时还可以对由于患者移动造成的探头与被扫查物体之间的相对位移进行检测和补偿，提高对被扫查物体的三维数据图像重建的精确度。
19.实施例3，一种上述双平面自由臂三维重建方法的应用，利用实施例1或2所述双平面自由臂三维重建方法对前列腺进行三维重建，以此对前列腺的病灶位置进行实时定位。通过使用该双平面自由臂三维重建方法对前列腺进行图像检测并构建三维数据图像，由于探头外形为常规内探头，可以减少患者检查过程的不适，同时可以降低探头本身的成本和对主机的要求，降低检查成本；同时，可以对患者检查过程中的移动进行补偿，有效提高检查的准确度。
20.当然，以上仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。


技术特征：
1.一种双平面自由臂三维重建方法，其特征在于：记双平面探头的两个扫查阵列为a和b，a扫查阵列得到的平面图像为a面，b扫查阵列得到的平面图像为b面；通过旋转双平面探头并控制a扫查阵列和b扫查阵列以一定的频率进行图像采集，根据得到的多帧a面图像和/或b面图像的前后帧计算每帧图像之间探头的相对位移，根据计算得到的相对位移对得到的多帧a面图像和/或b面图像进行三维转换，以此得到被扫查物体的三维体。2.根据权利要求1所述的一种双平面自由臂三维重建方法，其特征在于：在根据得到的多帧a面图像和/或b面图像的前后帧计算每帧图像之间探头的相对位移时，利用a面图像或b面图像的前后帧进行相对位移的计算，具体先在前帧a面图像或b面图像上选取一数据点区域，然后将前帧a面图像或b面图像与对应的后帧a面图像或b面图像进行叠加比对，最后根据前后帧a面图像或b面图像上该数据点区域的相对位移来计算前后帧图像之间探头的相对位移。3.根据权利要求1所述的一种双平面自由臂三维重建方法，其特征在于：在根据得到的多帧a面图像和/或b面图像的前后帧计算每帧图像之间探头的相对位移时，利用a面图像和b面图像的前后帧进行相对位移的计算，具体为，利用a面图像的前后帧和b面图像的前后帧分别进行相对位移计算，再将通过a面图像计算得到的相对位移和b面图像计算得到的相对位移进行综合计算，得到探头的相对位移。4.根据权利要求3所述的一种双平面自由臂三维重建方法，其特征在于：在利用a扫查阵列和b扫查阵列进行图像采集时，采用分时方法以交替顺序进行图像采集，所采集的图像按照a扫查阵列和b扫查阵列进行分组和处理。5.一种如权利要求1-4任一项所述的双平面自由臂三维重建方法的应用，其特征在于：利用所述双平面自由臂三维重建方法对前列腺进行三维重建，以此对前列腺的病灶位置进行实时定位。

技术总结
本发明涉及超声检测领域，尤其涉及一种双平面自由臂三维重建方法及其应用。采用如下技术方案：通过旋转双平面探头并控制A扫查阵列和B扫查阵列进行图像采集，根据得到的多帧A面图像和/或B面图像的前后帧计算每帧图像之间探头的相对位移，根据相对位移对得到的多帧A面图像和/或B面图像进行三维转换，以此得到被扫查物体的三维体，并将该方法应用于前列腺检测。优点在于：通过使用该双平面自由臂三维重建方法对前列腺进行图像检测并构建三维数据图像，探头外形为常规内探头，可以减少患者检查过程的不适，降低探头本身的成本和对主机的要求，降低检查成本；同时，可对患者检查过程中的移动进行补偿，有效提高重构体数据和检查的准确度。准确度。准确度。


技术研发人员：李德来 范列湘 王煜 李斌
受保护的技术使用者：汕头市超声仪器研究所股份有限公司
技术研发日：2021.10.15
技术公布日：2022/6/28