一種無線三維超聲成像方法和裝置製造方法
2023-04-26 06:47:31
一種無線三維超聲成像方法和裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種無線三維超聲成像方法和裝置，裝置包括安裝在醫學超聲診斷儀上的伺服器端和安裝在後臺的客戶端。該方法是：以截屏的方式獲取連續若干幅醫學超聲診斷儀上顯示的二維超聲圖像，對截取的二維超聲圖像進行圖像處理，獲取病人、診斷部位、探頭型號、掃描深度信息，最後提取感興趣區域進行三維重建。在實際應用時，可以僅憑圖像本身的信息進行相鄰圖像幀的相對位置估計，進行三維重建；還可以同時從定位裝置獲取二維超聲圖像的位置信息，通過位置信息和圖像共同進行三維重建。本發明以截屏的方式獲取不對外部開放接口的商用醫學超聲成像系統的圖像數據，不依賴於特定廠商的醫學超聲成像系統，具有跨平臺，可移植性強的優點。
【專利說明】一種無線三維超聲成像方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及計算機輔助醫學成像【技術領域】，特別涉及一種無線三維超聲成像方法和裝置。
【背景技術】
[0002]醫學超聲診斷是一種非侵入性、無損傷的診斷技術，對於顱腦、肝脾、膽囊、腎臟、心臟、甲狀腺、乳腺、體腔積液及婦產科檢查等都相當有效。其中三維超聲成像技術由於顯像直觀、診斷精確性高等特點在超聲診斷中得到越來越廣泛的應用。
[0003]目前，遠程醫療方興未艾，而醫學超聲影像技術作為一種被廣泛應用的診療手段在遠程醫療中發揮著重要的作用。但是目前絕大多數醫院使用的醫學超聲設備都不具備遠程醫療的功能，而商用遠程醫療系統價格昂貴，是廣大的中小型醫院無法負擔的。同時商業醫學超聲成像系統往往不會對外開放其接口，因此很難獲得超聲圖像數據。
[0004]因此，如何合理地利用醫院現有的醫學超聲設備，對其進行適當的功能擴展使其適應遠程醫療的需要，既能夠提升醫院的服務質量，同時也能夠節約醫院購買遠程醫療系統的花費，成為一個很有實用價值的研究課題。
【發明內容】
[0005]本發明的主要目的在於克服現有技術的缺點與不足，提供一種無線三維超聲成像方法，該方法能夠利用醫院現有的各種品牌型號的醫學超聲設備進行功能擴展，獲取超聲圖像數據，進行三維重建，實現遠程三維超聲影像診療，具有實現簡單、使用便捷、成本低的優點。
[0006]本發明還提供了一種實現上述無線三維超聲成像方法的裝置，該裝置具有結構簡單、操作便捷以及成本低的優點。
[0007]本發明的目的通過以下的技術方案實現:一種無線三維超聲成像方法，以截屏的方式獲取連續若干幅醫學超聲診斷儀上顯示的二維超聲圖像，對截取的二維超聲圖像進行圖像處理，獲取病人、診斷部位、探頭型號、掃描深度信息，最後提取感興趣區域進行三維重建。
[0008]作為一種優選的實施方式，包括以下步驟:
[0009](I)安裝在醫學超聲診斷儀上的伺服器端以截屏的方式獲取二維超聲圖像，醫學超聲診斷儀上的定位裝置獲取二維超聲圖像的位置信息，位置信息通過無線傳輸方式發送到伺服器端；
[0010](2)伺服器端對二維超聲圖像和位置信息之間的時間延遲進行時間校準，然後將二維超聲圖像和經過時間校準後的位置信息以無線傳輸的方式發送給客戶端；
[0011](3)客戶端對二維超聲圖像進行圖像處理，獲取病人、診斷部位、探頭型號、掃描深度信息，最後提取感興趣區域進行三維重建。
[0012]優選的，所述步驟(1)中，從定位裝置獲取二維超聲圖像的位置信息的方法是:電磁定位、直線型滑軌定位、光學定位等。
[0013]優選的，所述步驟(3)中，對二維超聲圖像進行圖像處理是指識別截屏圖像上的文字、符號以提取相關信息，以及對超聲圖像進行去噪。
[0014]作為一種優選的實施方式，包括以下步驟:
[0015](I)安裝在醫學超聲診斷儀上的伺服器端以截屏的方式獲取二維超聲圖像，醫學超聲診斷儀上的定位裝置獲取二維超聲圖像的位置信息，然後這兩種數據分別以無線傳輸的方式發送給客戶端；
[0016](2)客戶端對二維超聲圖像和位置信息之間的時間延遲進行時間校準；
[0017](3)客戶端對二維超聲圖像進行圖像處理，獲取病人、診斷部位、探頭型號、掃描深度信息，最後提取感興趣區域進行三維重建。
[0018]作為另一種優選的實施方式，包括以下步驟:
[0019](I)安裝在醫學超聲診斷儀上的伺服器端以截屏的方式獲取二維超聲圖像，然後把截取的二維超聲圖像以無線傳輸的方式發送給客戶端；
[0020](2)客戶端利用圖像本身的信息進行相鄰圖像幀的相對位置估計，獲取病人、診斷部位、探頭型號、 掃描深度信息，最後提取感興趣區域進行三維重建。
[0021]優選的，所述三維重建後得到的體積的尺寸是根據掃描深度信息和二維超聲圖像的位置信息確定的。
[0022]優選的，所述無線傳輸的方式包括3G/4G通信、超寬帶(UWB)通信、WIFI通信、藍牙
通信等。
[0023]優選的，所述的截屏的方式，是在現有的醫學超聲診斷儀的作業系統中設置一截屏程序，用於實時獲取醫學超聲診斷儀屏幕的圖像信息。
[0024]一種實現上述無線三維超聲成像方法的裝置，包括:伺服器端、客戶端、醫學超聲診斷儀、支架、直線型滑軌、滑塊和超聲探頭，其中直線型滑軌固定在支架上，滑塊與直線型滑軌滑動連接，超聲探頭固定在滑塊上，滑塊內設置有用於採集當前定位信息的線性位移傳感器和用於向伺服器端傳輸定位信息的第一無線傳輸模塊；伺服器端設有第二無線傳輸模塊，伺服器端用於截取醫學超聲診斷儀顯示的二維超聲圖像，並將圖像和定位信息通過第二無線傳輸模塊發送到客戶端；客戶端設有第三無線傳輸模塊，客戶端用於接收圖像和定位信息，對其進行校準、圖像處理以及三維重建。
[0025]一種實現上述無線三維超聲成像方法的裝置，包括:伺服器端、客戶端、醫學超聲診斷儀、支架、直線型滑軌、滑塊和超聲探頭，其中直線型滑軌固定在支架上，滑塊與直線型滑軌滑動連接，超聲探頭固定在滑塊上，滑塊內設置有用於採集當前定位信息的線性位移傳感器和用於向客戶端傳輸定位信息的第一無線傳輸模塊；伺服器端設有第二無線傳輸模塊，伺服器端用於截取醫學超聲診斷儀顯示的二維超聲圖像，並將圖像通過第二無線傳輸模塊發送到客戶端；客戶端設有第三無線傳輸模塊，客戶端用於接收圖像和定位信息，對其進行校準、圖像處理以及三維重建。
[0026]一種實現上述無線三維超聲成像方法的裝置，包括:伺服器端、客戶端、醫學超聲診斷儀和超聲探頭，伺服器端設有第一無線傳輸模塊，伺服器端用於截取醫學超聲診斷儀顯示的連續若干幀二維超聲圖像，並將圖像通過第一無線傳輸模塊發送到客戶端；客戶端設有第二無線傳輸模塊，客戶端用於接收圖像，利用圖像本身的信息進行相鄰圖像幀的相對位置估計，獲取病人、診斷部位、探頭型號、掃描深度信息，最後提取感興趣區域進行三維重建。
[0027]本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果:
[0028]1、本發明公開的成像方法通過截屏的方式獲取不對外部開放接口的商用醫學超聲成像系統的圖像數據，不依賴於特定廠商的醫學超聲成像系統，具有跨平臺、可移植性強的優點。可以以較低的花費對醫院現有的各種品牌型號的超聲影像設備進行功能擴展，使之適應遠程醫療的需要，適合大範圍推廣。
[0029]2、本發明中圖像數據和位置信息均以無線傳輸的方式和客戶端連接，這種無線傳輸方式增強了超聲診斷系統的便攜性和移動性，大大增加了使用者的自由。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1為實施例1的組成示意圖。
[0031]圖2為實施例1的結構示意圖。
[0032]圖3為實施例2的結構示意圖。
[0033]圖4為實施例3的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。`
[0035]實施例1
[0036]如圖1所示，本實施例無線三維超聲成像裝置包括定位裝置、醫學超聲診斷儀、月艮務器端和客戶端，其中伺服器端和客戶端之間通過無線區域網連接，伺服器端用於接收當前位置信息和二維超聲圖像，客戶端用於進行圖像處理和三維重建。
[0037]圖2給出了本實施例系統的結構示意圖，本實施例所述裝置具體包括:伺服器端、客戶端7、醫學超聲診斷儀1、支架、直線型滑軌5、滑塊4和超聲探頭6，其中直線型滑軌5固定在支架上，滑塊4與直線型滑軌5滑動連接，超聲探頭6固定在滑塊4上，滑塊4內設置有用於採集當前定位信息的線性位移傳感器和用於向伺服器端傳輸定位信息的第一無線傳輸模塊；伺服器端設有第二無線傳輸模塊，伺服器端用於截取醫學超聲診斷儀顯示的二維超聲圖像，並將圖像和定位信息通過第二無線傳輸模塊發送到客戶端7 ;客戶端7設有第三無線傳輸模塊，客戶端7用於接收圖像和定位信息，對其進行校準、圖像處理以及三維重建。
[0038]本實施例中的第二無線傳輸模塊包括藍牙適配器3和USB無線網卡2，藍牙適配器3和第一無線傳輸模塊通過無線網絡相連，用於傳輸定位信息，USB無線網卡2與第三無線傳輸模塊通過無線網絡相連，用於傳輸定位信息和截取的二維超聲圖像。
[0039]除了本實施例所述通過線性位移傳感器來採集當前定位信息之外，在實際中也可採用電磁定位、直線型滑軌定位、光學定位等定位方式。
[0040]在實際實用時，無線傳輸方式不僅僅局限於本實施例所述的藍牙、USB無線通信，可以擴展到任何現有的無線通信方式，例如3G/4G通信、超寬帶(UWB)通信、WIFI通信等等。
[0041]在使用時，伺服器端收到客戶端發來的圖像傳輸請求之後不斷獲取截屏圖像，並開始採集和存儲藍牙適配器3傳輸進來的定位信息。定位信息經過時間校準之後與相應的截屏圖像進行匹配，二者一起通過USB無線網卡2傳輸到客戶端7。客戶端接收到圖像之後進行圖像處理，獲取病人、診斷部位、探頭型號、掃描深度等信息，以及對二維超聲圖像進行適當的去噪、增強處理。最後，提取感興趣區域並利用一起傳輸過來的位置信息和獲取的掃描深度信息進行三維重建。
[0042]具體的，本實施例無線三維超聲成像方法的步驟如下:
[0043]第一步:啟動醫學超聲診斷儀，把超聲探頭安裝固定在滑塊上並開啟滑塊上的第一無線傳輸模塊。準備對患者進行診斷。
[0044]第二步:啟動伺服器端，完成各項初始化工作。
[0045]第三步:開始對患者進行掃查診斷。
[0046]第四步:啟動客戶端，通過無線區域網連接到伺服器端，向伺服器端發送傳輸請求。伺服器端收到請求後開始截屏及接收藍牙適配器輸入的定位信息，並進行時間校準，把位置信息與截屏圖像進行匹配，然後通過無線USB網卡向客戶端發送圖像數據和經過時間校準後的位置信息。
[0047]第五步:客戶端接收到圖像數據和經過時間校準的位置信息後進行圖像處理，提取圖像的感興趣區域進行三維重建。
[0048]實施例2
[0049]本實施例除下述特徵外其他結構同實施例1:圖3給出了本實施例系統的結構示意圖，本實施例所述裝置具體包括:伺服器端、客戶端27、醫學超聲診斷儀21、支架、直線型滑軌25、滑塊24和超聲探頭26。
[0050]與實施例1不同的是，本實`施例中第二無線傳輸模塊僅包括USB無線網卡22，第三傳輸模塊為藍牙適配器23，藍牙適配器23和第一無線傳輸模塊通過無線網絡相連，用於傳輸定位信息，USB無線網卡22與藍牙適配器23通過無線網絡相連，用於傳輸截取的二維超
聲圖像。
[0051]本實施例無線三維超聲成像方法的步驟如下:
[0052]第一步:啟動醫學超聲診斷儀，把超聲探頭安裝固定在滑塊上並開啟滑塊上的第一無線傳輸模塊。準備對患者進行診斷。
[0053]第二步:啟動伺服器端，完成各項初始化工作。
[0054]第三步:開始對患者進行掃查診斷。
[0055]第四步:啟動客戶端，通過無線區域網連接到伺服器端，向伺服器端發送傳輸請求。伺服器端收到請求後向客戶端發送截屏圖像。客戶端軟體開啟客戶端相應的埠，接收截屏圖像和藍牙適配器輸入的定位信息。
[0056]第五步:客戶端接收到圖像數據和位置信息後進行時間校準，使位置信息和截屏圖像相匹配，然後進行圖像處理，提取圖像的感興趣區域進行三維重建。
[0057]實施例3
[0058]如圖4所示，本實施例所述裝置具體包括:伺服器端、客戶端34、醫學超聲診斷儀31、超聲探頭33。伺服器端設有第一無線傳輸模塊32，用於截取醫學超聲診斷儀31顯示的連續若干幀二維超聲圖像，並將圖像通過第一無線傳輸模塊32發送到客戶端34 ；客戶端34設有第二無線傳輸模塊，用於接收圖像。客戶端接收到圖像後進行圖像處理以及三維重建。本實施例採用自由臂的掃描方式，不需要支架、線性滑軌以及定位裝置。
[0059]本實施例無線三維超聲成像方法的步驟如下:
[0060](I)安裝在醫學超聲診斷儀上的伺服器端以截屏的方式獲取二維超聲圖像，然後把截取的二維超聲圖像以無線傳輸的方式發送給客戶端；
[0061](2)客戶端利用圖像本身的信息進行相鄰圖像幀的相對位置估計，獲取病人、診斷部位、探頭型號、掃描深度信息，最後提取感興趣區域進行三維重建。
[0062]可通過各種手段實施本發明描述的技術。舉例來說，這些技術可實施在硬體、固件、軟體或其組合中。對於硬體實施方案，處理模塊可實施在一個或一個以上專用集成電路(ASIC)、數位訊號處理器(DSP)、可編程邏輯裝置(PLD)、現場可編輯邏輯門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、電子裝置、其他經設計以執行本發明所描述的功能的電子單元或其組合內。
[0063]對於固件和/或軟體實施方案，可用執行本文描述的功能的模塊(例如，過程、步驟、流程等)來實施所述技術。固件和/或軟體代碼可存儲在存儲器中並由處理器執行。存儲器可實施在處理器內或處理器外部。
[0064]本領域普通技術人員可以理解:實現上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬體來完成，前述的程序可以存儲在一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括:R0M、RAM、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。 [0065]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種無線三維超聲成像方法，其特徵在於，以截屏的方式獲取連續若干幅醫學超聲診斷儀上顯示的二維超聲圖像，對截取的二維超聲圖像進行圖像處理，獲取病人、診斷部位、探頭型號、掃描深度信息，最後提取感興趣區域進行三維重建。
2.根據權利要求1所述的無線三維超聲成像方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)安裝在醫學超聲診斷儀上的伺服器端以截屏的方式獲取二維超聲圖像，醫學超聲診斷儀上的定位裝置獲取二維超聲圖像的位置信息，位置信息通過無線傳輸方式發送到伺服器端； (2)伺服器端對二維超聲圖像和位置信息之間的時間延遲進行時間校準，然後將二維超聲圖像和經過時間校準後的位置信息以無線傳輸的方式發送給客戶端； (3)客戶端對二維超聲圖像進行圖像處理，獲取病人、診斷部位、探頭型號、掃描深度信息，最後提取感興趣區域進行三維重建。
3.根據權利要求1所述的無線三維超聲成像方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)安裝在醫學超聲診斷儀上的伺服器端以截屏的方式獲取二維超聲圖像，醫學超聲診斷儀上的定位裝置獲取二維超聲圖像的位置信息，然後這兩種數據分別以無線傳輸的方式發送給客戶端； (2)客戶端對二維超聲圖像和位置信息之間的時間延遲進行時間校準； (3)客戶端對二維超聲圖像進行圖像處理，獲取病人、診斷部位、探頭型號、掃描深度信息，最後提取感興趣區域進行三維重建。
4.根據權利要求2或3所述的無線三維超聲成像方法，其特徵在於，所述步驟(1)中，從定位裝置獲取二維超聲圖像的位置信`息的方法是:電磁定位、直線型滑軌定位、光學定位。
5.根據權利要求1所述的無線三維超聲成像方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)安裝在醫學超聲診斷儀上的伺服器端以截屏的方式獲取二維超聲圖像，然後把截取的二維超聲圖像以無線傳輸的方式發送給客戶端； (2)客戶端利用圖像本身的信息進行相鄰圖像幀的相對位置估計，獲取病人、診斷部位、探頭型號、掃描深度信息，最後提取感興趣區域進行三維重建。
6.根據權利要求1所述的無線三維超聲成像方法，其特徵在於，所述的截屏的方式，是在現有的醫學超聲診斷儀的作業系統中設置一截屏程序，用於實時獲取醫學超聲診斷儀屏幕的圖像信息； 對二維超聲圖像進行圖像處理是指識別截屏圖像上的文字、符號以提取相關信息，以及對超聲圖像進行去噪； 所述三維重建後得到的體積的尺寸是根據掃描深度信息和二維超聲圖像的位置信息確定的。
7.根據權利要求2、3、5中任一項所述的無線三維超聲成像方法，其特徵在於，所述無線傳輸的方式包括3G/4G通信、UffB通信、WIFI通信、藍牙通信。
8.一種實現權利要求1所述的無線三維超聲成像方法的裝置，其特徵在於，包括:伺服器端、客戶端、醫學超聲診斷儀、支架、直線型滑軌、滑塊和超聲探頭，其中直線型滑軌固定在支架上，滑塊與直線型滑軌滑動連接，超聲探頭固定在滑塊上，滑塊內設置有用於採集當前定位信息的線性位移傳感器和用於向伺服器端傳輸定位信息的第一無線傳輸模塊；伺服器端設有第二無線傳輸模塊，伺服器端用於截取醫學超聲診斷儀顯示的二維超聲圖像，並將圖像和定位信息進行時間校準後通過第二無線傳輸模塊發送到客戶端；客戶端設有第三無線傳輸模塊，客戶端用於接收圖像和校準後的定位信息，對其進行圖像處理以及三維重建。
9.一種實現權利要求1所述的無線三維超聲成像方法的裝置，其特徵在於，包括:伺服器端、客戶端、醫學超聲診斷儀、支架、直線型滑軌、滑塊和超聲探頭，其中直線型滑軌固定在支架上，滑塊與直線型滑軌滑動連接，超聲探頭固定在滑塊上，滑塊內設置有用於採集當前定位信息的線性位移傳感器和用於向客戶端傳輸定位信息的第一無線傳輸模塊；伺服器端設有第二無線傳輸模塊，伺服器端用於截取醫學超聲診斷儀顯示的二維超聲圖像，並將圖像通過第二無線傳輸模塊發送到客戶端；客戶端設有第三無線傳輸模塊，客戶端用於接收圖像和定位信息，對其進行校準、圖像處理以及三維重建。
10.一種實現權利要求1所述的無線三維超聲成像方法的裝置，其特徵在於，包括:月艮務器端、客戶端、醫學超聲診斷儀和超聲探頭，伺服器端設有第一無線傳輸模塊，伺服器端用於截取醫學超聲診斷儀顯示的連續若干幀二維超聲圖像，並將圖像通過第一無線傳輸模塊發送到客戶端；客戶端設有第二無線傳輸模塊，客戶端用於接收圖像，利用圖像本身的信息進行相鄰圖像幀的相對位置估計，獲取病人、診斷部位、探頭型號、掃描深度信息，最後提取感興趣區域進 行三維重建。
【文檔編號】A61B8/00GK103750860SQ201410025408
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月20日 優先權日:2014年1月20日
【發明者】黃慶華, 高海滔, 陳鎮平 申請人:華南理工大學