实时导航的颅内电极植入导航系统及导航成像方法

1.本技术涉及超声成像领域，具体而言，涉及一种实时导航的颅内电极植入导航系统及导航成像方法。


背景技术：

2.医学超声成像作为四大医学影像技术之一，其工作原理是基于超声波在不同生物组织中的传播、反射不同进行成像，广泛应用于产科、眼科、内科、心血管科等医学的临床诊断，具有实时性好、无电离辐射、低成本等独特优点。目前全球1/6的人口受到神经和精神疾病的困扰，其中功能障碍、退行性和精神病等诸多疾病尚缺乏足够治疗手段，脑深部电刺激（deep brain stimulation, dbs）神经调控治疗是目前已知最具潜力和临床前景的技术手段。
3.然而临床中，关键的术中电极植入仅靠术前影像和术后影像完成手术，因无术中实时影像导航，造成血管破例、电极刺激点位略偏离等，存在出血的及可能诱发抑郁症的风险。仅有1.6%-4.5%的重症pd（帕金森病）患者接受该治疗。传统脑深部电刺激电极植入定位中，依赖术前手术规划，无法进行术中实时导航，容易出现植入过程中出血、位置偏移。
4.针对相关技术中进行颅内电极植入时，只能根据植入前和植入后的静态图像进行导航，无法在植入过程中进行实时导航的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.本技术的主要目的在于提供一种实时导航的颅内电极植入导航系统及导航成像方法，以解决相关技术中进行颅内电极植入时，只能根据植入前和植入后的静态图像进行导航，无法在植入过程中进行实时导航的问题。
6.为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种实时导航的颅内电极植入导航系统，包括：控制器，选通开关，凸阵超声探头的多个第一阵元，相控阵超声探头的多个第二阵元；所述控制器连接有多个支路，每个支路上设置有选通开关；所述选通开关包括多个选择端，多个选择端中的第一端与第一阵元连接，多个选择端中的第二端与所述第二阵元连接；所述支路包括输入支路和输出支路，所述输入支路与所述控制器的输入管脚相连，所述输出支路与所述控制器的输出管脚相连；所述支路上还设置有收发转换开关，用于在所述输入支路和输出支路之间进行切换，并将输入支路与输出支路进行隔离。
7.可选的，在所述第一阵元的数量大于所述第二阵元的数量的情况下，所述支路的数量与所述第一阵元的数量相同；在所述第一阵元的数量小于所述第二阵元的数量的情况下，所述支路的数量与所述第二阵元的数量相同；在所述第一阵元的数量与所述第二阵元的数量相同的情况下，所述支路的数量与所述第一阵元的数量和所述第二阵元的数量均相同。
8.可选的，在所述第一阵元的数量大于所述第二阵元的数量的情况下，超过第二阵元数量的支路上的选通开关的第二端置空；在所述第一阵元的数量小于所述第二阵元的数
量的情况下，超过第一阵元数量的支路上的选通开关的第一端置空。
9.可选的，所述输入支路上还设置有输入运放，以及模数转换器；所述输出支路上设置有激励装置，其中，所述激励装置包括下列至少之一：运放设备，推挽设备。
10.可选的，多个所述支路的选通开关同步动作，在同一时刻下的所接通的端口相同。
11.可选的，所述收发转换开关与所述输入支路和所述输出支路均相连，用于分时控制在所述输入支路和输出支路之间进行切换；或者，所述收发转换开关设置在所述输入支路上，用于隔离输入支路的高压信号。
12.为了实现上述目的，根据本技术的另一方面，提供了一种实时导航的颅内电极植入导航成像方法，包括：在需要使用凸阵超声探头的第一时间段，控制多个支路上的选通开关均接通第一端，以使所述凸阵超声探头的多个第一阵元上电，其中，控制器连接有多个支路，每个支路上设置有选通开关，所述选通开关包括多个选择端，多个选择端中的第一端与第一阵元连接；通过第一端连接的第一阵元接收第一回波数据，并根据所述第一回波数据生成第一超声图像，其中，所述支路包括输入支路和输出支路，所述输入支路与所述控制器的输入管脚相连，所述输出支路与所述控制器的输出管脚相连，所述支路上还设置有收发转换开关，用于在所述输入支路和输出支路之间进行切换；在需要使用相控阵超声探头的第二时间段，控制多个支路上的选通开关均接通第二端，以使所述相控阵超声探头的多个第二阵元上电，其中，所述选通开关的多个选择端中的第二端与所述第二阵元连接；通过第二端连接的第二阵元接收第二回波数据，并根据所述第二回波数据生成第二超声图像；其中，所述第一时间段和所述第二时间段均为多个，多个第一时间段和多个第二时间段按照预设顺序交替执行。
13.可选的，通过第一端连接的第一阵元接收第一回波数据，并根据所述第一回波数据生成第一超声图像包括：通过对每个支路上的收发转换开关分时控制选择输出支路，将第一端连接的第一阵元发送第一超声探测波；通过对每个支路上的所述收发转换开关分时控制选择输入支路，接收多个所述第一阵元接收的第一回波数据，并根据所述第一回波数据生成第一超声图像；通过第二端连接的第二阵元接收第二回波数据，并根据所述第二回波数据生成第二超声图像包括：通过每个支路上的收发转换开关分时控制选择输出支路，将第二端连接的第二阵元发送第二超声探测波；通过每个支路上的所述收发转换开关分时控制选择输入支路，接收多个所述第二阵元接收的第二回波数据，并根据所述第二回波数据生成第二超声图像。
14.可选的，所述收发转换开关设置在输入支路上，用于在输出支路传输信号时隔离输出支路与输入支路；通过第一端连接的第一阵元接收第一回波数据，并根据所述第一回波数据生成第一超声图像包括：通过每个支路上的输出支路，将第一端连接的第一阵元发送第一超声探测波；通过每个支路上所述收发转换开关连通输入支路，接收多个所述第一阵元接收的第一回波数据，并根据所述第一回波数据生成第一超声图像；通过第二端连接的第二阵元接收第二回波数据，并根据所述第二回波数据生成第二超声图像包括：通过每个支路上的输出支路，将第二端连接的第二阵元发送第二超声探测波；通过每个支路上所述收发转换开关连通输入支路，接收多个所述第二阵元接收的第二回波数据，并根据所述第二回波数据生成第二超声图像。
15.可选的，所述方法还包括：将所述第一超声图像显示在屏幕上的第一区域，将所述
第二超声图像同步显示在所述屏幕上的第二区域；通过第一成像算法对所述第一回波数据进行处理，得到第一分辨率的第一图像；通过第二成像算法对所述第二回波数据进行处理，得到第二分辨率的第二图像，其中，所述第二分辨率大于所述第一分辨率；所述第一图像显示在屏幕上的第三区域，将所述第二图像同步显示在所述屏幕上的第四区域；其中，所述成像算法包括下列至少之一：b超模式成像算法，合成孔径成像算法，平面波成像算法，发散波成像算法，血流功率多普勒成像算法。
16.根据本技术的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述处存储介质用于存储程序，其中，所述程序执行上述中任意一项所述的实时导航的颅内电极植入导航成像方法。
17.根据本技术的另一方面，还提供了一种电子设备，包括一个或多个处理器和存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述中任意一项所述的实时导航的颅内电极植入导航成像方法。
18.本技术通过控制器可以控制连接的多个支路，每个支路上的选通开关通过选择不同选择端与第一阵元或第二阵元连接，来实现凸阵超声探头或者相控阵超声探头的启用和切换。每个支路包括输入支路和输出支路，输入支路与控制器的输入管脚相连，输出支路与控制器的输出管脚相连，通过收发转换开关在输入支路和输出支路之间进行切换，实现对连接的第一阵元或者第二阵元的数据输入和数据输出。达到了根据需求控制凸阵超声探头或者相控阵超声探头的启用和切换，并在启用时同步实现数据输入和输出，进而达到了根据凸阵超声探头和相控阵超声探头的配合使用，实现对电极植入的实时导航的目的，提高了实时导航的效率和准确率的技术效果，进而解决了相关技术中进行颅内电极植入时，只能根据植入前和植入后的静态图像进行导航，无法在植入过程中进行实时导航的问题。
附图说明
19.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1是根据本技术实施例提供的一种实时导航的颅内电极植入导航系统的示意图；图2是根据本技术实施例提供的一种实时导航的颅内电极植入导航成像方法的流程图；图3是根据本技术实施方式提供的颅内电极植入导航系统的示意图；图4是根据本技术实施方式提供的导航系统电路架构的示意图；图5是根据本技术实施例提供的一种电子设备的示意图。
20.附图标记说明如下：1—中频凸阵探头，2—高频相控阵探头。
具体实施方式
21.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
23.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
24.图1是根据本技术实施例提供的一种实时导航的颅内电极植入导航系统的示意图，如图1所示，根据本技术的一个方面，提供了一种实时导航的颅内电极植入导航系统，详细介绍如下。
25.控制器11，选通开关12，凸阵超声探头的多个第一阵元13，相控阵超声探头的多个第二阵元14；控制器11连接有多个支路，每个支路上设置有选通开关12；选通开关12包括多个选择端，多个选择端中的第一端与第一阵元13连接，多个选择端中的第二端与第二阵元14连接；支路包括输入支路和输出支路，输入支路与控制器11的输入管脚相连，输出支路与控制器11的输出管脚相连；支路上还设置有收发转换开关15，用于在输入支路和输出支路之间进行切换，并将输入支路与输出支路进行隔离。
26.上述导航系统通过控制器可以控制连接的多个支路，每个支路上的选通开关通过选择不同选择端与第一阵元或第二阵元连接，来实现凸阵超声探头或者相控阵超声探头的启用和切换。每个支路包括输入支路和输出支路，输入支路与控制器的输入管脚相连，输出支路与控制器的输出管脚相连，通过收发转换开关在输入支路和输出支路之间进行切换，实现对连接的第一阵元或者第二阵元的数据输入和数据输出。达到了根据需求控制凸阵超声探头或者相控阵超声探头的启用和切换，并在启用时同步实现数据输入和输出，进而达到了根据凸阵超声探头和相控阵超声探头的配合使用，实现对电极植入的实时导航的目的，提高了实时导航的效率和准确率的技术效果，进而解决了相关技术中进行颅内电极植入时，只能根据植入前和植入后的静态图像进行导航，无法在植入过程中进行实时导航的问题。
27.凸阵超声探头设置在颅孔环上，凸阵超声探头朝向颅内，其中，凸阵超声探头用于实时采集颅内第一范围的第一超声图像；相控阵超声探头设置在套管针芯的头端，其中，套管针芯用于穿过颅孔环，将电极片插入颅内；相控阵超声探头用于采集头端第二范围内的第二超声图像，其中，第二范围的尺寸小于第一范围的尺寸。
28.通过凸阵超声探头探测颅内第一范围的第一超声图像，并通过相控阵超声探头在电极植入过程中采集电极附近第二范围内的第二超声图像，通过第一超声图像得到套管针芯在整脑中的位置，并通过第二超声图像得到电极在颅内局部区域的位置，并详细展示附近的血管等组织，达到了在电极植入的过程中从两个尺度进行实时导航的目的，实现了提高了电极植入导航的效率，降低电极植入的难度的技术效果，进而解决了相关技术中进行
颅内电极植入时，只能根据植入前和植入后的静态图像进行导航，无法在植入过程中进行实时导航的问题。
29.上述凸阵超声探头简称凸阵探头，其工作频率较低，可以检测深度比较深的组织内部，在本实施例的颅内电极植入的过程中，可以通过凸阵超声探头探测到大部分脑部的组织情况，生成的第一范围的第一超声图像可以从较大的尺度上显示出套管针芯的位置。可以在较大的尺度上对套管针芯进行方向上的导航。
30.相控阵超声探头可以简称相控阵探头，相控阵超声探头的工作频率较高，其探测的深度较浅，范围较小，但是其精确度更高，生成的第二超声图像的分辨率更高，可以采集到更加细微的组织细节。在套管针芯与目标位置比较近，或者套管针芯不可避免的靠近了复杂组织，就需要使用相控阵超声探头，扫描套管针芯头端附近第二范围的第二超声图像。相控阵超声探头可以通过布线的方式设置在套管针芯的头端位置，其物理尺寸更小。
31.凸阵超声探头的多个第一阵元13，相控阵超声探头的多个第二阵元14，为了实现对凸阵超声探头和相控阵超声探头的控制，通过在控制器上设置多个支路，每个支路都控制一个第一阵元和第二阵元。具体在使用时，利用支路上的选通开关，通过在不同的选择端之间切换，实现连接的第一阵元和第二阵元之间的切换。进而通过多个支路的同时动作，实现凸阵超声探头和相控阵超声探头的切换。
32.每个支路都包括输入支路和输出支路，输入支路与控制器的输入管脚相连，输出支路与控制器的输出管脚相连，支路上还设置有收发转换开关15，根据使用需求在输入支路和输出支路之间进行切换。进而保证对支路上的第一阵元或者第二阵元进行数据输出和输入。
33.需要说明的是，对支路上的第一阵元或第二阵元进行输出，可以是将控制器的控制指令发送给第一阵元或第二阵元。对支路上的第一阵元或第二阵元进行输入，可以是将第一阵元或第二阵元采集回波数据发送给控制器。
34.可选的，在第一阵元的数量大于第二阵元的数量的情况下，支路的数量与第一阵元的数量相同；在第一阵元的数量小于第二阵元的数量的情况下，支路的数量与第二阵元的数量相同；在第一阵元的数量与第二阵元的数量相同的情况下，支路的数量与第一阵元的数量和第二阵元的数量均相同。
35.支路的数量按照需求设置，通常支路需要同时满足多个第一阵元和多个第二阵元的使用需求。若第一阵元的数量与第二阵元的数量相同，则支路的数量等于第一阵元的数量，也等于第二阵元的数量。
36.若第一阵元的数量与第二阵元的数量不同，则支路的数量至少满足数量较多的阵元数量，通常与数量较多的阵元数量相等。具体的，也即是在第一阵元的数量大于第二阵元的数量的情况下，支路的数量与第一阵元的数量相同；在第一阵元的数量小于第二阵元的数量的情况下，支路的数量与第二阵元的数量相同。
37.需要说明的是，为了通过选通开关实现凸阵超声探头和相控阵超声探头之间的切换，在第一阵元的数量与第二阵元的数量不同的情况下，一部分支路只能拥有数量较多的阵元，对于数量较少的阵元应该处于选通开关的选择端进行置空，防止与其他电路连接导致影响凸阵超声探头与相控阵超声探头之间的切换。
38.具体的，在第一阵元的数量大于第二阵元的数量的情况下，超过第二阵元数量的
支路上的选通开关的第二端置空；在第一阵元的数量小于第二阵元的数量的情况下，超过第一阵元数量的支路上的选通开关的第一端置空。
39.控制器可以直接控制选通开关的导通与关断。
40.可选的，输入支路上还设置有输入运放，以及模数转换器；输出支路上设置有激励装置，其中，激励装置包括下列至少之一：运放设备，推挽设备。
41.收发转换开关设置在输入支路上，与输出支路的交汇处，上述收发转换开关又称双工器，是为了在输入支路和输出支路之间进行快速切换。
42.收发转换开关的作用是在输入支路和输出支路之间进行切换，在实际的实施过程中，收发转换开关不仅需要保证能够在输入支路和输出支路之间进行选择，而且还需要保证在与输入支路连通的情况下，与输出支路不连通，与输出支路连通的情况下，与输入支路不连通。也即是输入支路和输出支路在使用时，一个时刻下只能选择一个。
43.这种情况下，可以将收发转换开关的控制方式设置为分时控制选择的方式，在某一段时间，收发转换开关工作，选择输入支路，将输入支路与阵元相连，来控制选通开关，也可以与输出支路相连，来控制输出支路上的收发转换开关。在另一段时间可以选择输出支路，则将输出支路与阵元相连，接收工作的阵元将探测到的超声数据传输给控制器。收发转换开关起隔离高压作用，防止输出支路的高压损毁输入支路器件。
44.需要说明的是，除了分时控制收发转换开关方式外，还有一种收发转换开关只起到隔离作用：每个支路上的收发转换开关可以有效将输出支路的高压发射信号与输入支路隔离，使得高压发射信号可以作用在超声探头的同时而不进入输入支路，超声探头产生的低压超声回波信号则可以通过收发转换开关进入输入支路。上述收发转换开关也可以不用控制快速切换，起到隔离高压作用，就可以只通过低压信号。
45.上述输入运放用于将阵元传输的回波数据进行放大和滤波，以便后续处理。
46.上述模数转换器是为了将阵元传输的模拟量的回波数据转换为数字量，输出给控制器进行处理。
47.上述输入支路上还可以设置滤波电路，时间增益补偿电路，用来根据不同深度上的超声信号进行不同程度的增益放大。
48.上述激励装置的作用在于输出高压激励信号，此处的高压指输出的激励装置的电压高于输入激励装置的电压。
49.上述及装置不仅包括运放设备的方式还有推挽设备的方式。输出运放设备可以实现带宽内任意波形输出，推挽设备输出方式可以输出单极性或正负双极性方波信号，它可以实现更高压的信号输出。
50.运放设备是用于将低电压信号输出转换为高电压信号输出，从而激励超声探头激励超声波。
51.可选的，多个支路的选通开关同步动作，在同一时刻下的所接通的端口相同。
52.多个支路开关同步动作可以保证在整体上是凸阵超声探头和相控阵超声探头的切换。若部分阵元切换不及时，可能会导致凸阵超声探头和相控阵超声探头都无法使用，进而导致切换失败，影响到电极植入的导航。
53.凸阵超声探头的工作频率为第一频率范围，其中，第一频率范围的超声探测波用于采集第一范围的第一超声图像；相控阵超声探头的工作频率为第二频率范围，其中，第二
频率范围的超声探测波用于采集第二范围的第二超声图像，第二频率范围高于第一频率范围。
54.通常来讲，第一频率范围为大于或等于6mhz，且小于20mhz的中频范围，第二频率范围为大于或等于20mhz的高频范围。中频范围内的超声探测信号，具有更好的穿透力，可以探测到深度更深的组织内部。而高频范围内的超声探测信号，具有更高的准确程度，可以探测到更多的组织细节，并提高超声图像的分辨率。
55.控制器包括至少一个控制芯片，控制芯片可以为fpga芯片，控制芯片可以执行多种成像算法进行成像处理，并将成像结果发送给显示器，通过显示器进行显示。控制器还与显示器相连。
56.成像算法包括下列至少之一：b超模式成像算法，合成孔径成像算法，平面波成像算法，发散波成像算法，血流功率多普勒成像算法。
57.可选的，收发转换开关与输入支路和输出支路均相连，用于分时控制在输入支路和输出支路之间进行切换；或者，收发转换开关设置在输入支路上，用于隔离输入支路的高压信号。
58.收发转换开关分两种方式：第一种如图4所示，收发转换开关t/r switch只隔离输出支路和第一阵元/第二阵元的较高电压，不存在控制选择切换的操作。
59.第二种是收发转换开关的分时控制：第一阵元和第二阵元的输入支路和输出支路都是依靠控制分时切换。该方式的收发转换开关就需要同时连接输入支路和输出支路。此中控制方式，在图4中的场景下，收发转换开关t/r switch一端应连接一选二的选通开关，收发转换开关t/r switch另一端与输出支路和输入支路均相连。基于此种连接电路，才能实现对输入支路和输出支路的分时控制。
60.大多数的设计都是采用上述第一方式，原因在于第二种分时控制的开关对切换速率和耐压要求都高，故障率较高。
61.图2是根据本技术实施例提供的一种实时导航的颅内电极植入导航成像方法的流程图，如图2所示，为了实现上述目的，根据本技术的另一方面，提供了一种实时导航的颅内电极植入导航成像方法，包括以下步骤：步骤s201，在需要使用凸阵超声探头的第一时间段，控制多个支路上的选通开关均接通第一端，以使凸阵超声探头的多个第一阵元上电，其中，控制器连接有多个支路，每个支路上设置有选通开关，选通开关包括多个选择端，多个选择端中的第一端与第一阵元连接；步骤s202，通过第一端连接的第一阵元接收第一回波数据，并根据第一回波数据生成第一超声图像，其中，支路包括输入支路和输出支路，输入支路与控制器的输入管脚相连，输出支路与控制器的输出管脚相连，支路上还设置有收发转换开关，用于在输入支路和输出支路之间进行切换；步骤s203，在需要使用相控阵超声探头的第二时间段，控制多个支路上的选通开关均接通第二端，以使相控阵超声探头的多个第二阵元上电，其中，选通开关的多个选择端中的第二端与第二阵元连接；步骤s204，通过第二端连接的第二阵元接收第二回波数据，并根据第二回波数据生成第二超声图像；
其中，第一时间段和第二时间段均为多个，多个第一时间段和多个第二时间段按照预设顺序交替执行。
62.上述步骤通过控制器可以控制连接的多个支路，每个支路上的选通开关通过选择不同选择端与第一阵元或第二阵元连接，来实现凸阵超声探头或者相控阵超声探头的启用和切换。每个支路包括输入支路和输出支路，输入支路与控制器的输入管脚相连，输出支路与控制器的输出管脚相连，通过收发转换开关在输入支路和输出支路之间进行切换，实现对连接的第一阵元或者第二阵元的数据输入和数据输出。达到了根据需求控制凸阵超声探头或者相控阵超声探头的启用和切换，并在启用时同步实现数据输入和输出，进而达到了根据凸阵超声探头和相控阵超声探头的配合使用，实现对电极植入的实时导航的目的，提高了实时导航的效率和准确率的技术效果，进而解决了相关技术中进行颅内电极植入时，只能根据植入前和植入后的静态图像进行导航，无法在植入过程中进行实时导航的问题。
63.可选的，通过第一端连接的第一阵元接收第一回波数据，并根据第一回波数据生成第一超声图像包括：通过对每个支路上的收发转换开关分时控制选择输出支路，将第一端连接的第一阵元发送第一超声探测波；通过对每个支路上的收发转换开关分时控制选择输入支路，接收多个第一阵元接收的第一回波数据，并根据第一回波数据生成第一超声图像；通过第二端连接的第二阵元接收第二回波数据，并根据第二回波数据生成第二超声图像包括：通过每个支路上的收发转换开关分时控制选择输出支路，将第二端连接的第二阵元发送第二超声探测波；通过每个支路上的收发转换开关分时控制选择输入支路，接收多个第二阵元接收的第二回波数据，并根据第二回波数据生成第二超声图像。
64.第一阵元和第二阵元的输入支路和输出支路都是依靠控制分时切换。该方式的收发转换开关就需要同时连接输入支路和输出支路。此种控制方式，在图4中的场景下，收发转换开关t/r switch一端应连接一选二的选通开关，收发转换开关t/r switch另一端与输出支路和输入支路均相连。基于此种连接电路，才能实现对输入支路和输出支路的分时控制。
65.可选的，收发转换开关设置在输入支路上，用于在输出支路传输信号时隔离输出支路与输入支路；通过第一端连接的第一阵元接收第一回波数据，并根据第一回波数据生成第一超声图像包括：通过每个支路上的输出支路，将第一端连接的第一阵元发送第一超声探测波；通过每个支路上收发转换开关连通输入支路，接收多个第一阵元接收的第一回波数据，并根据第一回波数据生成第一超声图像；通过第二端连接的第二阵元接收第二回波数据，并根据第二回波数据生成第二超声图像包括：通过每个支路上的输出支路，将第二端连接的第二阵元发送第二超声探测波；通过每个支路上收发转换开关连通输入支路，接收多个第二阵元接收的第二回波数据，并根据第二回波数据生成第二超声图像。
66.收发转换开关t/r switch只隔离输出支路和第一阵元/第二阵元的较高电压，不存在控制选择切换的操作。对切换速率和耐压要求较低，进而降低故障率。
67.第一阵元工作的第一频率范围为大于或等于6mhz，且小于20mhz的中频范围，第二阵元工作的第二频率范围为大于或等于20mhz的高频范围。中频范围内的超声探测信号，具有更好的穿透力，可以探测到深度更深的组织内部。而高频范围内的超声探测信号，具有更高的准确程度，可以探测到更多的组织细节，并提高超声图像的分辨率。
68.上述根据第一回波数据生成对应的第一超声图像，以及根据第二回波数据生成对
应的第二超声图像，都是采用b超工作模式的成像算法，来生成b超图像。在另一些实施例中也可以采用其他的回波数据的处理算法。例如，合成孔径成像算法，平面波成像算法，发散波成像算法，血流功率多普勒成像算法等。
69.可选的，方法还包括：将第一超声图像显示在屏幕上的第一区域，将第二超声图像同步显示在屏幕上的第二区域；通过第一血流功率多普勒算法对第一回波数据进行处理，得到第一分辨率的第一血管图像；通过第二血流功率多普勒算法对第二回波数据进行处理，得到第二分辨率的第二血管图像，其中，第二分辨率大于第一分辨率；第一血管图像显示在屏幕上的第三区域，将第二血管图像同步显示在屏幕上的第四区域。
70.可选的，方法还包括：根据第二回波数据利用相控阵发散波成像方式，生成发散波图像；将发散波图像显示在屏幕上的第五区域。
71.采用b超工作模式的处理算法，可以得到b超图像。采用血流功率多普勒算法，可以得到血管图像。采用发散波成像算法，可以得到相控阵发散波图像。
72.上述第一超声图像显示的第一区域，第二超声图像显示的第二区域，第一血管图像显示的第三区域，以及第二血管图像显示的第四区域，可以为不同页面上的显示区域，也即是上述第一超声图像、第二超声图像、第一血管图像、第二血管图像可以显示在同一页面上的不同区域，也可以显示在不同的页面的不同区域，具体根据用户的需求和指令进行显示。
73.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
74.需要说明的是，本技术还提供了一种可选的实施方式，下面对该实施方式进行详细说明。
75.本实施方式提供了一种用于实时导航的中高双频超声系统及其成像方法，本实施方式在不改变临床dbs治疗流程的前提下，利用中频小凸阵探头探测脑表层及开颅区域深度部分的脑血管，在现有套管针上，集成、微型高频相控阵，电极植入过程实时导航，识别更精细的血管。本实施方式设计的中高频超声导航系统，配合微型中高频超声探头，综合b超工作模式，微血流功率多普勒算法和相控阵发散波成像算法，实现对颅内中小血管和脑组织成像，对植入电极实时精准导航的目标。
76.图3是根据本技术实施方式提供的颅内电极植入导航系统的示意图，如图3所示，针对dbs电极植入术中无实时影像导航现状，以及帕金森脑起搏器电极植入定位及路径导航需求，本实施方式设计的超声导航系统分别控制微型中频凸阵探头1和高频相控阵探头2进行成像。导航系统通过激励中频凸阵探头成像从而反映脑组织位置，并依靠系统高帧率发射特性，结合微血管多普勒算法获得整个深度路径上重要血管分布情况。在中频探头成像基础之上，为确保电极位置放置准确，系统进一步依靠激励高频相控阵超声探头实现实时高分辨成像，该方式可以有效避开小血管，解决临床帕金森深部脑刺激手术副损伤大、治愈率低的问题。
77.1.系统可调发射中心频率6～20mhz，激励幅值100vpp，通道数32通道，成像分辨率达200um，可兼容6mhz以上中频凸阵探头和20mhz以上高频相控阵探头分别成像。
78.2.系统集成高压选通功能，带宽覆盖6～30mhz，64通道选通输出，各通道可独立控
制，具有分时控制导通作用，可根据成像需求分时激励与接收中频凸阵探头与高频相控阵探头产生的信号。
79.传统脑深部电刺激电极植入定位手术中，需先进行术前手术规划，再植入电极。该方式缺乏术中实时导航方法，植入过程中易出现位置偏移导致的出血等治疗副作用。本研究设计的中高频超声导航系统可以分别作用于中频凸阵探头和高频相控阵探头进行成像。在手术过程中根据需要分时交替激励两种探头工作，利用中频凸阵探头的探测深度优势，结合b超工作模式成像、微血流功率多普勒算法实现全脑的脑组织成像，利用高频线阵探头的分辨率优势和相控阵发散波成像算法，实现中小血管的清晰成像，最终确认开颅后全脑中小血管分布和核团成像，达到植入电极精准实时导航目标。
80.关键技术如下：(1)中高双频超声导航系统；图4是根据本技术实施方式提供的导航系统电路架构的示意图，如图4所示，为了满足中高频组合探头在植入式导航手术中的应用，设计及实现一套适配两种探头且具备多种成像模式的双频超声导航系统：中频凸阵成像系统设计及算法实现；高频相控阵系统设计及实现；高压选通组件设计及实现，这种组合导航系统尚未见报道。图4种tx为输出运放或高压推挽输出电路，rx为输入运放，t/r switch为收发转换开关，adc为模数转换器，fpga control为控制器，ch为阵元。
81.(2)基于b超工作模式、微血流多普勒及相控发散波的中高频融合超声成像技术；本装置采用分时交替激励中频凸阵和高频相控阵探头成像达到精准导航的目的。装置利用中频凸阵探头的b超工作模式方式对全脑组织成像，实现实时监控介入套管针的植入情况，并通过微血流多普勒算法实时显现重要血管，避免介入套管针对其损害。在确认脑组织与重要血管后，结合介入套管针内的相控阵发散波，对介入套管针前端的穿刺过程实时高分辨成像，识别核团，通过中高频融合技术进行精准植入导航。
82.本技术实施例还提供了一种实时导航的颅内电极植入导航成像装置，需要说明的是，本技术实施例的实时导航的颅内电极植入导航成像装置可以用于执行本技术实施例所提供的用于实时导航的颅内电极植入导航成像方法。以下对本技术实施例提供的实时导航的颅内电极植入导航成像方法装置进行介绍。该装置包括：第一控制模块，第一生成模块，第二控制模块，第二生成模块，下面对该装置进行详细说明。
83.第一控制模块，用于在需要使用凸阵超声探头的第一时间段，控制多个支路上的选通开关均接通第一端，以使凸阵超声探头的多个第一阵元上电；第一生成模块，与上述第一控制模块相连，用于通过第一端连接的第一阵元接收第一回波数据，并根据第一回波数据生成第一超声图像；第二控制模块，与上述第一生成模块相连，用于在需要使用相控阵超声探头的第二时间段，控制多个支路上的选通开关均接通第二端，以使相控阵超声探头的多个第二阵元上电；第二生成模块，与上述第二控制模块相连，用于通过第二端连接的第二阵元接收第二回波数据，并根据第二回波数据生成第二超声图像；其中，第一时间段和第二时间段均为多个，多个第一时间段和多个第二时间段按照预设顺序交替执行。
84.本技术实施例提供的实时导航的颅内电极植入导航成像装置，通过控制器可以控制连接的多个支路，每个支路上的选通开关通过选择不同选择端与第一阵元或第二阵元连接，来实现凸阵超声探头或者相控阵超声探头的启用和切换。每个支路包括输入支路和输
出支路，输入支路与控制器的输入管脚相连，输出支路与控制器的输出管脚相连，通过收发转换开关在输入支路和输出支路之间进行切换，实现对连接的第一阵元或者第二阵元的数据输入和数据输出。达到了根据需求控制凸阵超声探头或者相控阵超声探头的启用和切换，并在启用时同步实现数据输入和输出，进而达到了根据凸阵超声探头和相控阵超声探头的配合使用，实现对电极植入的实时导航的目的，提高了实时导航的效率和准确率的技术效果，进而解决了相关技术中进行颅内电极植入时，只能根据植入前和植入后的静态图像进行导航，无法在植入过程中进行实时导航的问题。
85.所述实时导航的颅内电极植入导航成像方法装置包括处理器和存储器，上述第一控制模块，第一生成模块，第二控制模块，第二生成模块等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
86.处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决了相关技术中进行颅内电极植入时，只能根据植入前和植入后的静态图像进行导航，无法在植入过程中进行实时导航的问题。
87.存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)，存储器包括至少一个存储芯片。
88.本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述实时导航的颅内电极植入导航成像方法。
89.本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述实时导航的颅内电极植入导航成像方法。
90.图5是根据本技术实施例提供的一种电子设备的示意图，如图5所示，本技术实施例提供了一种电子设备50，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现上述任一方法的步骤。
91.本文中的设备可以是服务器、pc、pad、手机等。
92.本技术还提供了一种计算机程序产品，当在实时导航的颅内电极植入导航成像方法设备上执行时，适于执行初始化有上述任一方法步骤的程序。
93.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
94.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程实时导航的颅内电极植入导航成像方法设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程实时导航的颅内电极植入导航成像方法设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
95.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程实时导航的颅内电
极植入导航成像方法设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
96.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程实时导航的颅内电极植入导航成像方法设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
97.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
98.存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
99.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (pram)、静态随机存取存储器 (sram)、动态随机存取存储器 (dram)、其他类型的随机存取存储器 (ram)、只读存储器 (rom)、电可擦除可编程只读存储器 (eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器 (cd-rom)、数字多功能光盘 (dvd) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。
100.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
101.本领域技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
102.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。