一种基于超声波成像对目标物进行自动追踪定位及实时智能刺激的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超声领域，尤指一种基于超声波成像对目标物进行自动追踪定位及实时智能刺激的方法及系统。
【背景技术】
[0002]超声波是指频率高于20KHz的一种人无法听见的声波。超声波是一种波动形式，它可以作为信息的载体或媒介应用于检查；同时又是一种能量形式，当其强度达到一定值时，便可应用于治疗。超声辐射力由于具有良好的非接触力学特性和穿透能力，及其无创的应用特性使得超声辐射力得到广泛的应用。目前超声波在生物学及医疗方面的应用主要还是“超声波成像”和“超声辐射力”两方面的应用，如超声成像和HIFU等主要应用于检查和治疗。
[0003]如，中国专利201110091301.6《一种利用低强度超声促进放射治疗旁效应的系统》公布了一种利用超声对肿瘤靶区进行影像定位，用放射源和超声源对肿瘤靶区在接受放射治疗的同时受到低强度超声刺激。一一该系统有三个独立源，分别是放射治疗的放射源，影像系统超声源，低强度刺激超声源，设计上较为复杂，由于放射源存在系统在使用时有一定的辐射危害性。
[0004]中国专利201510250365.4《一种超声刺激神经组织的装置》公布了一种由控制与超声成像单元、控制与数据通信单元、脉冲激励单元、回波接收单元和超声换能器阵列等硬件构成的装置，采用超声刺激与超声成像共用超声换能器阵列的方法，实现超声神经刺激过程的实时可视化。一一该装置由较复杂的硬件系统组成实现，主要应用于小鼠的颅脑皮层进行神经刺激方面，系统需要人工手动操作。
[0005]中国专利201380031052.9《肾神经调制的超声装置、系统、和方法》公布了一种采用高强度聚焦的超声的设备的装置、系统、和方法，用于施加能量以调制有助于肾功能的神经纤维，或施加能量至馈送或灌注神经纤维的血管结构。一一该装置应用于人体的神经调节和治疗，且设置有额外的超声靶向系统，当超声靶向系统置于体内时具有一定的有创性。
[0006]中国专利201210532094.8《用于定位如神经的结构的非侵入性设备和方法》公布了一种采用超声波监测目标在经受刺激时的反应，由电极发送电脉冲进行刺激的方法。一一系统通过分析神经组织的反应对人体神经进行定位，然后通过电脉冲的方式刺激，具有一定的风险。
[0007]中国专利201410829230.9《一种超声深部脑刺激方法及系统》公布了一种根据动物或人体头部的医学成像建立三维数字模型定位，并生成多个超声发射序列，对脑部进行刺激。一一该系统则是通过MRI或CT扫描获得头部三维数字模型，由此得到超声发射序列进行脑部的刺激。
[0008]以上发明虽都运用了超声成像及超声刺激的手段，但其实现方式不同。现有的方案有基于超声加MRI或CT的、有基于超声加电极的，有基于超声加放射的，还有多超声组合等多种模式，但都不够便利，也不能自动化。可见，超声波的两种形式分别在检查和治疗方面得到广泛的应用，但如何将二者的应用更好地结合，使得应用更加方便和实用，目前还没有特别完善的解决方案。
【发明内容】
[0009]为了将超声波的两种形式更好地结合，本发明提出了一种基于超声波成像对目标物进行自动追踪定位及实时智能刺激的方法及系统，定位是采用对实时采集到的超声图像进行图像处理而获取到的，同时，该方法及系统利用复用技术进行控制，只用同一超声源既实现超声成像波束和超声刺激波束的发射，来达到对目标物的定位及刺激。
[0010]本发明同时利用超声波的波动形式和能量形式，可直接在超声成像的引导下，完成能量形式的传递即超声辐射力的刺激。其主要工作方式是利用复用技术实现同一探头上通过超声成像，对目标物进行自动追踪定位并智能判定实施超声刺激。
[0011 ] 为实现上述目的，本发明提出了一种基于超声波成像对目标物进行自动追踪定位及实时智能刺激的方法，包括:向目标区域发射超声波；实时获取返回的超声波信息，根据超声波信息生成目标区域图像；对目标区域图像进行处理，提取目标物图像，对目标物图像进行智能判定，输出判定结果，并获得目标物位置数据；
[0012]根据对目标物的判定结果和位置数据，向目标物的特定位置智能发射聚焦超声辐射力进行刺激。
[0013]进一步的，向目标区域发射的成像超声波以及向目标物的特定位置进行聚焦超声辐射力的刺激是利用超声波复用技术实现，其中包括:时分复用模式和通道复用模式中的至少一种模式，以及全通道分时复用方式、连续通道全时序方式、交错通道全时序方式中的至少一种方式。
[0014]进一步的，所述超声波是利用超声波探头发出，将其中包含的超声换能器阵列中的128个阵元，在通道复用模式下按照通道划分成2个通道组，一组用于超声成像，另一组用于超声辐射力的刺激；在时分复用模式下按照时间划分成2个时间片，一个时间片用于超声成像，另一个时间片用于超声辐射力的刺激。
[0015]进一步的，根据目标物位置数据，向目标物的特定位置进行聚焦超声辐射力的刺激包括:通过预设程序控制或人工控制向目标物的特定位置进行聚焦超声辐射力的自动或手动刺激。
[0016]为实现上述目的，本发明还提出了一种基于超声波成像对目标物进行自动追踪定位及实时智能刺激的系统，包括:超声波探头，用于向目标区域发射超声波；成像模块，用于实时获取返回的超声波信息，根据超声波信息生成目标区域图像；目标物图像处理模块，用于对目标区域图像进行处理，提取目标物图像，及对提取后的目标物图像进行智能判定，获得目标物位置数据；刺激控制模块，用于根据对目标物的判定结果和位置数据，控制所述超声波探头向目标物的特定位置智能发射聚焦超声辐射力进行刺激。
[0017]进一步的，所述超声波探头向目标区域发射超声波以及向目标物的特定位置进行超声辐射力的刺激是利用超声波复用技术实现，其中包括:时分复用模式和通道复用模式中的至少一种模式，以及全通道分时复用方式、连续通道全时序方式、交错通道全时序方式中的至少一种方式。
[0018]进一步的，所述超声波探头包含的超声换能器阵列中的128个阵元，在通道复用模式下按照通道被分成2个通道组，一组用于超声成像，另一组用于超声辐射力的刺激；在时分复用模式下按照时间被划分成2个时间片，一个时间片用于超声成像，另一个时间片用于超声辐射力的刺激。
[0019]进一步的，刺激控制模块，用于根据对目标物的判定结果和位置数据，控制所述超声波探头向目标物的特定位置智能发射聚焦超声辐射力进行刺激，包括:通过预设程序控制或人工控制向目标物的特定位置进行聚焦超声辐射力的自动或手动刺激。
[0020]进一步的，该系统还包括:同步显示模块，用于显示目标区域图像。
[0021]本发明提出的基于超声波成像对目标物进行自动追踪定位及实时智能刺激的方法及系统，利用超声波的波动形式和能量形式，对超声成像波与刺激波采用分时控制，实现超声成像与自动追踪定位同步显示，可以控制对目标物实施实时智能刺激并在超声图像上可视化地展示，对运用超声波技术研究斑马鱼类神经刺激反应的实验有很大的方便性和准确性，提尚了效率，具有重要的意义。
【附图说明