穿刺增强方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超声成像技术领域，尤其涉及穿刺增强方法及系统。
【背景技术】
[0002]穿刺增强技术如今广泛应用于医学超声实践中，用于引导医生进行穿刺类手术，提高手术效率与安全性。目前，穿刺增强技术的主要工作方式是通过采用专门配套的硬件与软件算法对穿刺针的区域进行适当增强，以提高可视度。现有技术中通常需要增加一帧探头大偏转角度下发射超声波所形成的超声图像，以保证超声波发射方向与穿刺针体尽可能地垂直(此时穿刺针针体的回波反射效果最佳)。一般来说，探头偏转角也会预设一些档位，由操作医师根据实际手术时的情况进行选择。通过这种方式确实能极大的增强针体的回波反射，然后再利用软件算法来寻找图像中的针形区域并加以增强显示。
[0003]尽管采用大偏转角度的方式本身是很不错的，但由于目前的技术都是将大偏转角度的选择权交给了用户自己(也即操作医师)，这样就需要用户自己判断什么偏转角度下所对应的穿刺针的显示效果最佳，但这样却又同时增加了用户使用的难度。虽然操作者是用户自己，但一般操作者却很难精确地判断穿刺针的插入角度，同时，由于操作时穿刺针不可能始终保持一个穿刺角度不变，因而导致穿刺过程中用户难以确定超声探头的最佳大偏转角度，进而致使穿刺针图像的显示效果往往不如设计的那么完美，虽然可以搭配穿刺架来限制穿刺针的插入方向，但这样又将使得医生手术过程的灵活度大为下降，而若操作中需要不断调整角度，则又会增加操作的复杂度。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于提供一种穿刺增强方法及系统，旨在如何在不限制穿刺针插入方向以及增加操作复杂度的情况下，便捷精准地调整超声探头的大偏转角度以得到穿刺针的最佳增强显示效果的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供一种穿刺增强方法，所述穿刺增强方法包括:
[0006]在本轮超声探头发射大偏转角超声波进行扫描以增强显示穿刺针图像时，发射若干不同发射角度的特定波形超声波进行扫描；
[0007]根据若干不同发射角度下所述特定波形超声波所对应的扫描图像帧数据，识别穿刺针的插入取向；
[0008]根据所识别的穿刺针的插入取向调整下一轮超声探头发射大偏转角超声波时所对应的大偏转角度，其中，在所述大偏转角度下，超声波的发射方向与所识别的穿刺针的插入取向垂直或近似垂直。
[0009]优选地，所述特定波形超声波至少包括发射声场在超声波探测范围内波面呈平面的平面波或者近似平面的宽波束。
[0010]优选地，在发射所述特定波形超声波进行扫描时，同一发射角度下仅发射一次所述特定波形超声波，其中，在生成所述特定波形超声波所对应的图像帧时，一次性生成该图像帧的全部超声波扫描线。
[0011]优选地，所述根据若干不同发射角度下所述特定波形超声波所对应的扫描图像帧数据，识别穿刺针的插入取向包括:
[0012]根据若干不同发射角度下所述特定波形超声波所对应的图像帧数据，分别进行穿刺检测处理以识别穿刺针的插入取向，其中，将不同发射角度下所对应的识别概率最高的穿刺针的插入取向作为真实的穿刺针的插入取向。
[0013]优选地，所述穿刺检测处理至少包括:
[0014]将不同发射角度下所述图像帧数据分别进行二值化处理，以确定不同发射角度下所对应的所述图像帧数据中可能为穿刺针的像素集合；
[0015]将不同发射角度下所对应的所述像素集合分别进行霍夫变换处理，以确定霍夫变换所对应坐标系下穿刺针针体所在直线参数；
[0016]根据穿刺针针体的相关参数，计算不同发射角度下穿刺针针体所在直线参数的识别概率，并输出识别概率最高的穿刺针针体所在直线参数，其中，根据穿刺针针体所在直线参数可确定穿刺针插入取向。
[0017]进一步地，为实现上述目的，本发明还提供一种穿刺增强系统，包括若干超声探头、穿刺针、显示器，所述超声探头用于发射和接收超声波，所述显示器用于显示超声波扫描输出图像，其特征在于，所述穿刺增强系统还包括穿刺增强装置;其中，所述穿刺增强装置包括:
[0018]增加发射模块，用于在本轮所述超声探头发射大偏转角超声波进行扫描以增强显示穿刺针图像时，发射若干不同发射角度的特定波形超声波进行扫描；
[0019]穿刺针识别模块，用于根据若干不同发射角度下所述特定波形超声波所对应的扫描图像帧数据，识别所述穿刺针的插入取向；
[0020]大偏转角调整模块，用于根据所识别的所述穿刺针的插入取向调整下一轮所述超声探头发射大偏转角超声波时所对应的大偏转角度，其中，在所述大偏转角度下，超声波的发射方向与所识别的所述穿刺针的插入取向垂直或近似垂直。
[0021]优选地，所述特定波形超声波至少包括发射声场在超声波探测范围内波面呈平面的平面波或者近似平面的宽波束。
[0022]优选地，所述增加发射模块在发射所述特定波形超声波进行扫描时，同一发射角度下仅发射一次所述特定波形超声波；
[0023]所述穿刺增强装置还包括:
[0024]图像帧生成模块，用于生成所述特定波形超声波所对应的图像帧以及在生成所述特定波形超声波所对应的图像帧时，一次性生成该图像帧的全部超声波扫描线。
[0025]优选地，所述穿刺针识别模块具体用于:
[0026]根据若干不同发射角度下所述特定波形超声波所对应的图像帧数据，分别进行穿刺检测处理以识别所述穿刺针的插入取向，其中，将不同发射角度下所对应的识别概率最高的所述穿刺针的插入取向作为真实的所述穿刺针的插入取向。
[0027]优选地，所述穿刺针识别模块至少包括:
[0028]二值化处理单元，用于将不同发射角度下所述图像帧数据分别进行二值化处理，以确定不同发射角度下所对应的所述图像帧数据中可能为所述穿刺针的像素集合；
[0029]霍夫变换处理单元，用于将不同发射角度下所对应的所述像素集合分别进行霍夫变换处理，以确定霍夫变换所对应坐标系下所述穿刺针针体所在直线参数；
[0030]输出单元，用于根据所述穿刺针针体的相关参数，计算不同发射角度下所述穿刺针针体所在直线参数的识别概率，并输出识别概率最高的所述穿刺针针体所在直线参数，其中，根据所述穿刺针针体所在直线参数可确定所述穿刺针的插入取向。
[0031]本发明中，在本轮超声探头发射大偏转角超声波以增强显示穿刺针图像的情况下，通过增加发射若干不同发射角度的特定波形超声波，从而简便快速完成对穿刺针的插入取向的识别，进而无需固定穿刺针的插入角度方向，提高了医生进行穿刺手术操作的灵活度。同时，根据所识别的穿刺针的插入取向以及大偏转角度下超声波的发射方向与所识别的穿刺针的插入取向垂直关系，实现自动调整下一轮超声探头发射大偏转角超声波时所对应的大偏转角度，从而降低了穿刺增强操控的复杂度，并使穿刺针所对应的超声图像始终保持最佳增强显示效果。
【附图说明】
[0032]图1为本发明穿刺增强系统一实施例的功能模块示意图；
[0033]图2为本发明穿刺增强系统一实施例的应用场景示意图；
[0034]图3为现有技术中超声成像的基本处理流程示意图；
[0035]图4为现有穿刺增强技术中大偏转角超声波所对应的大偏转图像；
[0036]图5为本发明穿刺增强系统中特定波形超声波所对应的扫描图像；
[0037]图6为图1中穿刺增强装置一实施例的细化功能模块示意图；
[0038]图7为现有穿刺增强技术中常规B超模式下发射的超声波示意图；
[0039]图8为现有穿刺增强技术中超声波的波束合成示意图；
[0040]图9为本发明穿刺增强系统中所发射的特定波形超声波示意图；
[0041]图10为本发明穿刺增强系统中所发射的特定波形超声波的波束合成示意图；
[0042]图11为本发明穿刺增强系统中通过特定波形超声波图像数据识别穿刺针插入取向一实施例的处理流程示意图；
[0043]图12为图1中穿刺针识别模块的细化功能模块示意图；
[0044]图13为霍夫变换处理的坐标变换示意图；
[0045]图14为本发明穿刺增强方法一实施例的流程示意图；
[0046]图15为图14中步骤S20的细化流程示意图。
[0047]本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0048]应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0049]众所周知，在常规B超模式下进行超声成像时，由于穿刺针的