CN102824699A - 一种治疗系统及其超声监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种以超声图像作为监控的治疗系统，包括：方位处理装置，用于建立治疗设备的设备坐标系和/或超声图像的图像坐标系，并建立人体坐标系与设备坐标系和/或图像坐标系之间的映射关系；根据人体坐标系与图像坐标系之间的映射关系和人体在治疗床上的体位，计算人体在超声图像上的方位，和/或根据人体坐标系与设备坐标系之间的映射关系和人体在治疗床上的体位，控制超声探头的运动。另外，本发明提供相应的超声监控方法。本发明可自动在超声图像上标注人体方位，从而帮助操作者快速定位治疗区，此外，还可直接根据人体方位控制超声探头的运动，而无需考虑空间位置，从而降低了治疗设备利用超声图像作为监控手段进行治疗的难度。

Description

一种治疗系统及其超声监控方法

技术领域

本发明涉及超声治疗技术领域，尤其涉及一种以超声图像作为监控的治疗系统及其超声监控方法。

背景技术

在医疗行业，影像监控应用越来越多，其中有B超(彩超)、CT、MR等。在以图像作为引导和监控的治疗设备上，由于B超价格低，实时性，所以应用广泛。而CT/MR具有图像好，且生成的图像与人体有明确的坐标关系等优点，让以CT/MR为引导的手术定位和治疗更加容易，但由于CT/MR价格高，用于诊断的较多，而在治疗设备应用较少。

当超声成像设备用于一般的诊断时，病人基本上都是仰卧，且超声图像与人体的关系完全由医生把握，医生通过自己的手控制探头运行，平移和旋转自如，心中也很清楚所要检查的部位和超声图像中的人体方位。所以用于一般诊断时，有经验的医生可以很快就能确定病灶部位及与周围组织的相互关系，快速而又准确地找到需要检查的部位并实施诊断，所以超声用于诊断已是十分普通了。在这个过程中，超声图像中的人体方位和病灶部位及与周围组织的关系很重要。

在治疗设备上，从前面得知，目前超声监控相对于CT/MR还是具有优势的，因此超声在治疗监控上应用也很广泛。当超声作为引导和监控设备用于治疗设备中时，超声探头运动控制(如平移、旋转等)往往就不是由医生通过手直接控制了，而是通过鼠标或显示屏上的按钮进行间接控制，如以超声成像设备作为引导和监控的高强度聚焦超声治疗设备。而对于这种间接控制，适应了超声诊断的医生们非常不能适应，通过这种方式控制的运行往往与自己的期望不相同，甚至相反都是有可能的，进而无法把握超声图像中的人体方位和病灶部位及与周围组织的关系。新医生一般要通过一年以上的训练才能适应这种控制方式。这个问题严重影响了医生接受度，进而影响超声治疗设备的推广和应用，同时增加了手术定位时间，增加了定位错误的风险。

为什么使用超声监控存在这个问题，而使用MR/CT监控却没有这个问题呢？超声成像与MR/CT相比，有一个明显的缺点：没有坐标系统。MR/CT的图像上，使用字母(L-左，R-右，H-头，F-脚，A-腹，P-背)清楚地标出了人体的方向。医生根据图像结合这些字母标志，就可以完全确定图像的位置，实现病灶定位。而普通超声成像设备没有坐标系统，超声探头不受超声成像设备的控制，自然也不能在其所生成的图像上标出人体方位。正由于这个原因，医生不能仅从其生成的超声图像就可以判断这个超声图像与人体的关系，不便于医生进行治疗和定位。再加上治疗时，病人的体位不再是单一的仰卧，往往会根据治疗需要，病人会以各个不同姿态被固定在治疗床上，可以是左侧卧、右侧卧、俯卧、头朝里、头朝外，这些体位都是可能的，如此复杂的变化，医生就更容易出错了。还有超声成像设备图像质量本就不如CT/MR，在这种情况下，医生很难通过超声成像设备的图像确认病灶，并达到快速实施安全治疗的效果。

虽然目前也有少部分高档超声成像设备具有位置检测功能，实现三维超声和方位标识的功能，但这种超声成像设备由于价格贵，并且难与治疗设备整合，很少用于治疗设备的引导与监控上。

另外，普通的超声成像设备虽然具有DICOM(数字影像和通信标准)图像接口，但由于其没有运动系统，所以其生成的DICOM中没有准确的人体方向信息，医生利用这种超声DICOM图像进行诊断是有一定难度的。

综上所述，在以超声影像或图像作为监控的治疗过程中，医生不能像在超声诊断过程中那样直接手动控制超声探头，只能通过鼠标或者按钮进行间接控制，而普通的超声成像设备缺乏坐标系统，超声探头不受超声成像设备的控制，因此，无法直接从超声成像设备获得的超声图像判断出人体方位，从而增加了治疗定位时间和定位错误的风险，给以超声图像作为监控的治疗带来一定的难度，不利于以超声图像作为监控的治疗系统的推广和应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种能提供人体相对于超声图像和设备的方位信息的、以超声图像作为监控的治疗系统及其超声监控方法。

为了实现以上目的，本发明提供的以超声图像作为监控的治疗系统包括治疗设备、超声成像设备和图像采集卡，所述治疗设备包括治疗床，所述超声成像设备包括超声探头，其特征在于，还包括：方位处理装置，用于建立所述治疗设备的设备坐标系和/或通过所述超声成像设备和图像采集卡获得的超声图像的图像坐标系，并建立所述人体坐标系与所述设备坐标系和/或所述图像坐标系之间的映射关系；根据所述人体坐标系与所述图像坐标系之间的映射关系和人体在所述治疗床上的体位，计算人体在所述超声图像上的方位，和/或根据所述人体坐标系与所述设备坐标系之间的映射关系和人体在所述治疗床上的体位，控制所述超声探头的运动。

优选的是，所述图像坐标系与所述超声探头的关系如下：所述图像坐标系的原点在超声探头的上表面的中心；所述图像坐标系的纵轴与超声探头的轴线重合；所述图像坐标系的横轴与超声探头水平中心线的扫描平面方向平行。

优选的是，通过坐标变换矩阵建立所述人体坐标系与所述图像坐标系和/或所述设备坐标系之间的映射关系。

优选的是，将所述人体坐标系与所述设备坐标系之间的映射关系或者所述人体坐标系与所述图像坐标系之间的映射关系存储在表中。

优选的是，在所述超声图像上标注计算的人体在所述超声图像上的方位。

优选的是，将所述超声图像上标注人体方位的位置或者区间设置成能获取与所述人体方位相映射的设备坐标轴的点击区，当所述点击区被点击时，所述方位处理装置获取与所述人体方位相映射的设备坐标轴，并控制所述超声探头沿着所述设备坐标轴运动。

优选的是，将所述整个超声图像上设置成能获取每个图像位置的点击区，所述方位处理装置根据点击装置在所述点击区上的点击位置，获得点击装置在所述点击区上的移动方向，获取与该移动方向相对应的人体方向，然后获取与所述人体方向相映射的设备坐标轴，并控制所述超声探头沿着所述设备坐标轴运动。

优选的是，所述治疗设备还包括：一个或多个运动控制按钮，所述每个运动控制按钮用于获取与该运动控制按钮所表示的、预期的人体方向相映射的设备坐标轴，当所述运动控制按钮被按下时，所述方位处理装置获取与该运动控制按钮所表示的、预期的人体方向相映射的设备坐标轴，并控制所述超声探头沿着所述设备坐标轴运动。

另外，本发明提供一种治疗系统的超声监控方法，所述治疗系统包括治疗设备、超声成像设备和图像采集卡，所述治疗设备包括治疗床，所述超声成像设备包括超声探头，所述方法包括：建立所述治疗设备的设备坐标系和/或通过所述超声成像设备和图像采集卡获得的超声图像的图像坐标系，并建立所述人体坐标系与所述设备坐标系和/或所述图像坐标系之间的映射关系；根据所述人体坐标系与所述图像坐标系之间的映射关系和人体在所述治疗床上的体位，计算人体在所述超声图像上的方位，和/或根据所述人体坐标系与所述设备坐标系之间的映射关系和人体在所述治疗床上的体位，控制所述超声探头的运动。

优选的是，所述方法进一步包括：在所述超声图像上标注计算的人体在所述超声图像上的方位。

优选的是，所述方法进一步包括：将所述超声图像上标注人体方位的位置或者区间设置成能获取与所述人体方位相映射的设备坐标轴的点击区，当所述点击区被点击时，获取与所述人体方位相映射的设备坐标轴，并控制所述超声探头沿着所述设备坐标轴运动。

优选的是，所述方法进一步包括：将所述整个超声图像上设置成能获取每个图像位置的点击区，根据点击装置在所述点击区上的点击位置，获得点击装置在所述点击区上的移动方向，获取与该移动方向相对应的人体方向，然后获取与所述人体方向相映射的设备坐标轴，并控制所述超声探头沿着所述设备坐标轴运动。

优选的是，所述方法进一步包括：在所述治疗设备上设置一个或多个运动控制按钮，所述每个运动控制按钮用于获取与该运动控制按钮所表示的、预期的人体方向相映射的设备坐标轴，当所述运动控制按钮被按下时，获取与该运动控制按钮所表示的、预期的人体方向相映射的设备坐标轴，并控制所述超声探头沿着所述设备坐标轴运动。

本发明的有益效果是：通过为治疗系统的监控超声图像建立人体方向和位置信息，帮助医生快速定位治疗区和及时发现定位错误，从而降低医生在治疗系统上进行治疗区定位的难度，减少手术定位花费的时间，减少人为错误的发生，提高治疗的安全性。此外，通过提供与人体方位或方向相映射的设备坐标轴，可直接根据人体方位控制超声探头的运动，而无需考虑设备的空间位置，从而进一步降低了利用以超声图像作为监控的治疗设备进行治疗的难度，进而增加了医生对这类治疗系统的接受度，有利于这类治疗系统的推广和应用。

附图说明

图1是本发明实施例超声治疗系统的示意性结构图；

图2是本发明的第一实施例的超声监控方法的流程图；

图3是超声探头与超声图像之间的关系的示意图；

图4是设备坐标系与图像坐标系之间的关系的示意图；

图5是人体DICOM坐标系的示意图；

图6A和6B分别是普通的未显示人体方位的示例性超声图像和本

发明的显示人体方位的示例性超声图像；

图7A和图7B分别是人体处于“脚先-俯卧”体位时的运动控制按钮和人体处于“脚先-仰卧”体位时的运动控制按钮的示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图和实施例对本发明进行描述。在下述实施例中，以超声治疗系统作为示例对本发明进行描述，但是应该理解，本发明并不限于仅应用于超声治疗系统，而是可同样地或者类似地应用于任何以超声图像作为监控的治疗系统，例如，以超声图像作为监控的适形治疗系统也可以采用本发明提供方法来解决定位相关的问题。

图1是本实施例超声治疗系统的示意性结构图。如图1所示，现有的超声治疗系统包括超声治疗设备、超声成像设备和图像采集卡7，其中，超声治疗设备包括治疗头4、运动子系统5、运动控制器6和治疗床(未显示)，超声成像设备包括超声成像机3和超声探头2。本发明对于现有的超声治疗系统的改进之处在于增加了一个方位处理装置8，其用于建立人体坐标系、超声治疗设备的设备坐标系和/或通过超声成像设备和图像采集卡7获得的超声图像的超声图像坐标系，并建立人体坐标系与设备坐标系和/或超声图像坐标系之间的映射关系；根据人体坐标系与超声图像坐标系之间的映射关系和人体在治疗床上的体位，计算人体在超声图像上的方位，和/或根据人体坐标系与设备坐标系之间的映射关系和人体在治疗床上的体位，控制超声探头2的运动。

整个超声治疗系统的工作原理如下。

图像采集卡7通过VGA、DVI连接线或复合同轴视频线与超声成像机3连接；运动控制器6通过控制总线与运动子系统5连接，运动子系统5控制治疗头4和超声探头2的运动。超声探头2安装在治疗头4之上，超声探头2是超声成像机3的一部分，与超声成像机3直接连接。超声探头2在超声成像机3的控制下获得病人1的超声图像。

为了灵活控制超声探头2的位置，运动控制器6至少需要三个不同方向的直线运动(X轴、Y轴、Z轴)自由度和至少需要一个旋转自由度，我们把绕超声探头2的轴线进行旋转运动的轴定义为T轴，如图3所示。

超声成像机3通过超声探头2获取病人1的断层图像，方位处理装置8通过图像采集卡7从超声成像机3上实时采集图像，通过这些步骤，方位处理装置8就能实时获取病人的超声图像。

方位处理装置8通过运动控制器6和运动子系统5来控制治疗头4和超声探头2的运动，从而可以获得病人不同区域、不同方向的图像。同时运动子系统5记录各个运动轴的坐标信息，并且这些坐标信息也会实时地通过运动控制器6最终反馈给方位处理装置8。通过这些步骤，超声探头2的位置能够被方位处理装置8实时地获得，再根据超声探头2与超声图像的固有关系(如图3所示)。据此，我们可以得到超声图像的位置和方向。

以下，将对方位处理装置8的具体操作进行描述。

(第一实施例)

图2是本发明的第一实施例的超声监控方法的流程图。

如图2所示，首先，在步骤S201中，方位处理装置8根据需要建立图像坐标系和/或设备坐标系。由于人体坐标系在DICOM3.0中已有定义，所以在该步骤中，无需建立人体坐标系。以下，对这三个坐标系进行说明。

(1)设备坐标系

这是一个立体坐标系统，以超声治疗设备的空间上的某一点作为原点，并规定三个轴的方向，从而定义设备坐标系O’X’Y’Z’。如图3所示。由于超声治疗设备安装后就固定不动了，所以认为设备坐标系是一个静态坐标系统。

(2)图像坐标系

这是一个平面坐标系统，超声图像依赖于成像的超声探头2。如图3所示，图像坐标系的原点O一般在超声探头2的上表面的中心，Y方向与超声探头2的轴线重合，X方向与超声探头2的上表面的水平中心线的扫描平面方向平行，由此构成OXY平面坐标系统。由于超声探头2的位置和方向都是可变动的，所以，超声图像的原点和方向也会变，也就是说图像坐标系是一个动态坐标系(原点和坐标轴方向在空间不固定)。在以下的实例中，我们这样设定：当T轴坐标为0度时，图像坐标系的X方向与设备坐标系的X方向平行；人体固定在治疗床上时，人身纵轴始终与设备坐标系的Y轴平行。

(3)人体坐标系

根据DICOM3.0中的定义，如图4所示，人体坐标系是以人体躯干中的某一点作为原点(一般选取为躯干中心位置)；以指向人头部的方向为Z正向，医学上用H(head)表示，以指向人脚底的方向为Z负向，医生上用F(feet)表示；以指向人的左手为X正向，医学上用L(left)表示，以指向人的右手为X负向，医学上用R(right)表示；以指向人的腹部为Y正向，医学上用A(anterior)表示，以指向人的臀部为Y负向，医学上用P(posterior)表示。因为人体在空间的位置和方向会变动，所以人体坐标系也是一个动态坐标系统。

在治疗前，医生会根据病灶的情况，确定病人体位并把病人固定在治疗床上以达到最佳的治疗效果。

接着，在步骤S202中，方位处理装置8建立人体坐标系、图像坐标系和/或设备坐标系相互之间的映射关系。

在本实施例中，根据矩阵运算建立人体坐标系、图像坐标系和/或设备坐标系之间的坐标变换矩阵。首先，根据图4所示设备坐标系与图像坐标系的关系，得到设备坐标系变换到图像坐标系的坐标变换矩阵M1，再根据病人的治疗体位，得到人体坐标系变换到设备坐标系的坐标变换矩阵为M2。然后，根据得到的M1和M2，就可得到人体坐标系变换到图像坐标系的坐标变换矩阵M＝M2×M1。

关于坐标变换的原理和变换矩阵的构建，高等数学和线性代数中有详细的说明，这里不再详述。只不过需要注意的是在构建变换矩阵时，由于我们关注的只是方向，所以只需要旋转变化，不需要考虑各个坐标系之间的偏移量，这样会使后面的方向映射更简单一些。另外在构建M2时，只要人的治疗体位发生改变，则需要根据新的体位重新构建；在构建M1时，由于T轴在治疗过程中可能随时变化，因此M1也应该被及时更新。

接着，在步骤S203中，方位处理装置8根据人体坐标系与图像坐标系之间的映射关系和人体在治疗床上的体位，计算人体在超声图像上的方位。

例如，假设将人体的L方向(如图3所示，对应于X正向)用一个数字1000表示，R方向(对应于X负向)也就是-1000了；P方向(对应于Y正向)用2000表示，A方向(对应于Y负向)也就是-2000了；H方向(对应于Z正向)用3000表示，F方向(对应于Z负向)也就是-3000了。这样可以得到人体上的一个点p(x，y，z)，设p.x＝1000，p.y＝2000，p.z＝3000。根据以上变换矩阵，该点对应于超声图像中的点p1＝p×M。

由于超声图像是平面的，所以只取p1的X坐标值和Y坐标值。例如，如果变换的结果p1为(3000，2000，1000)，则表明超声图像的右侧(即X正向)对应人体的H方向，超声图像的上侧(Y正向)对应人体的P方向，并由此可以得到超声图像的左侧为人体的F方向，超声图像的下侧为人体的A方向。

最后，在步骤S204中，如图6B所示将人体方位信息标注在超声图像上。与普通的未显示人体方位的超声图像(如图6A所示)相比，图6B所示超声图像上标注了人体方位，由此可便于医生快速定位治疗区和及时发现定位错误，提高超声治疗的安全性。

同样，使用坐标的矩阵变换方法也可以实现人体坐标到设备坐标的映射，相比前面的人体到图像的坐标映射更简单一些，只需要用到变换矩阵M2即可。

通过这种矩阵变换的方法可以适应更多的超声探头观察方向，支持多个旋转自由度和人体在治疗床上的多种体位。但是这种方法的缺点是计算量较大。

(第二实施例)

本实施例与第一实施例的不同之处在于，将人体位于常见体位时所述人体坐标系与所述设备坐标系之间的映射关系或者所述人体坐标系与所述图像坐标系之间的映射关系预先存储在表中，在使用时，仅从该表中查询映射关系即可。本实施例适用于仅需人体的几个或者一些常见体位的情况，这种实现方式的计算量小，实现起来也更容易一些。

(1)人体坐标系与图像坐标系之间的映射

人体在超声治疗设备上常见的姿态比较少，一般考虑以下八种情况：脚先(脚正对医生)-仰卧；脚先-俯卧；脚先-左侧卧；脚先-右侧卧；头先(头正对医生)-仰卧；头先-俯卧；头先-左侧卧；头先-右侧卧。

在治疗时，运动子系统5中的T轴用于控制超声探头2的观察方向，常用的探头观察方向也只考虑四个方向：T轴坐标分别为0度、90度、180度、270度；T轴的坐标值可以直接通过运动控制器6获取。

根据以上分析，只需要建立8*4＝32种情况的表格即可建立图像坐标系与人体坐标系之间的映射关系。以下，表1显示了示例性表格的一部分。

表1

	T＝0	T＝90	T＝180	T＝270
					脚先-仰卧	RALP	FAHP	LARP	HAFP
脚先-俯卧	LPRA	FPHA	RPLA	HPFA
					...	...	...	...	...

在表1中，定义了在两种体位和四种观察方向时，超声图像的左侧(对应于X负向)、上侧(对应于Y正向)、右侧(对应于X正向)和下侧(对应于Y负向)依次对应的人体坐标轴。

从表1可看出，例如，当人体处于“脚先-仰卧”体位时，当T轴为0度时，超声探头2位于人体背部一侧，图像坐标系的Y轴正方向指向人体腹部，超声探头2的扫描平面方向与人体横截面方向相同，则超声图像的左侧、上侧、右侧和下侧依次对应于如图3所示的人体的R方向、A方向、L方向和P方向。

又例如，当人体处于“脚先-俯卧”体位时，当T轴为90度时，超声探头2位于人体腹部一侧，图像坐标系统的Y轴正方向指向人体背部，超声探头2的扫描平面方向与人体横截面方向垂直，则超声图像的左侧、上侧、右侧和下侧依次对应于如图3所示的人体的F方向、P方向、H方向和A方向(如图5B所示)。

(2)人体坐标系与设备坐标系之间的映射

由于设备坐标系是固定坐标系统，所以设备坐标系与人体坐标系之间的映射更简单一些，映射关系只与人体的体位有关。

以下表2是建立人体坐标系与设备坐标系之间的映射的示例性表格。

表2

在表2中，当人体处于“脚先-仰卧”体位时，设备坐标轴X’正向对应于人体的L方向，设备坐标轴X’负向对应于人体的R方向，设备坐标轴Y’正向对应于人体的H方向，设备坐标轴Y’负向对应于人体的F方向，设备坐标轴Z’正向对应于人体的A方向，设备坐标轴Z’负向对应于人体的P方向。依次类推。

(第三实施例)

本实施例是利用第二实施例的表中所存储的映射关系或者以第一实施例方式计算的映射关系来在超声治疗设备上设置人体方向的运动控制按钮或者用人体方向的运动控制按钮代替超声治疗设备上原有的生硬的工程坐标轴运动控制按钮。

图7A和图7B是人体方向的运动控制按钮的示意图，其中，图7A表示了人体处于“脚先-俯卧”体位时的运动控制按钮情况，图7B表示了人体处于“脚先-仰卧”体位时的运动控制按钮情况。图7A和图7B所示每个运动控制按钮名称中前面的字母为人体方向，按钮名称中“/”后面的字母为超声探头2将沿其运动的设备坐标轴名称，也就是说，每个运动控制按钮的名称表达了该按钮控制的超声探头2的运动方向对应的人体方向。当操作者(比如，医生)按下其中某个运动控制按钮时，方位处理装置8可获取与该运动控制按钮所表示的、预期的人体方向相映射的设备坐标轴，并控制超声探头2沿着该设备坐标轴运动。图7A和7B中的数值为设备坐标轴XYZ对应的坐标值。

下面用例子说明一下治疗过程。

假设病人以脚先-俯卧的体位固定在治疗床上，操作者进行定位。设备坐标系的运动控制按钮与人体方向的映射如图7A所示，当T轴为90度时，超声图像的标注如图6B所示。如果操作者想观察人体右侧的超声图像，则他应该按下“R/X+”按钮，其中，“R”表示人体的R方向，“X+”表示超声探头2沿设备坐标系的X正向运动。如果他想观察人体腹侧的图像，则他应该按下“A/Z-”按钮，其中，“A”表示人体的A方向，“Z-”表示超声探头2沿设备坐标系的Z负向运动。

假设病人以脚先-仰卧的体位固定在治疗床上，设备坐标系的运动控制按钮与人体方向的映射如图7B所示。如果操作者想观察人体右侧的超声图像，则他应该按下“R/X-”按钮，如果他想观察人体腹侧的图像，则他应该按下“A/Z+”按钮。

从以上例子可看出，操作者仅根据运动控制按钮的名称，就可根据他想观察的人体部位(对应于图7A和图7B中的运动控制按钮名称中“/”前的字母)来控制超声探头2的运动方向，而无需根据设备的空间位置进行思考，然后再去选择应该控制哪一个按钮来达到目的。

(第四实施例)

有了人体方向与设备坐标的映射，再结合人体方向到超声图像的映射。我们甚至可以在超声图像上直接控制超声探头2的运动，方便快捷地获取所需要观察的人体不同部位的超声图像。因此，本实施例的目的在于通过直接在超声图像进行操作，就可控制超声探头2的运动。

以下，给出两种实现方式。

(1)第一种实现方式

在该实现方式中，将超声图像上标注人体方位的位置或者区间设置成能获取与该人体方位相映射的设备坐标轴的点击区，当所设置的点击区被点击时，方位处理装置8可获取与该人体方位相映射的设备坐标轴，并控制超声探头2沿着该设备坐标轴运动。这里，可通过点击装置(比如，鼠标、键盘)来点击所设置的点击区，以获得与该点击区上所标注的人体方位相映射的设备坐标轴，在显示超声图像的屏幕为触摸屏的情况下，点击装置还可包括例如手或其它点击构件。

以图6B为例说明，实施如下：

假设此时，人体是“脚先-俯卧”体位，T轴为90度。如果操作者想观察人体头侧的超声图像，则可以在超声图像上标注的“H”上按下鼠标左键，方位处理装置8再根据H对应的设备坐标轴Y正向(Y+)发出运动控制指令，控制超声探头2向Y+移动，以达观察人体头侧的超声图像的目的。同理对于观察人体背侧的图像，则操作者可以图像上标注的“P”上按下鼠标左键以达到目的。当操作者想要停止移动时，只需要松开鼠标左键或者将鼠标光标移到标注的字母之外，即可停止运动。

(2)第二种实现方式

在该实现方式中，将所述整个超声图像上设置成能获取每个图像位置的点击区；方位处理装置8根据点击装置在被设置成点击区的超声图像上的点击位置，获得点击装置在该点击区上的移动方向，获取与该移动方向相对应的人体方向，然后获取与所述人体方向相映射的设备坐标轴，并控制所述超声探头沿着所述设备坐标轴运动。这种实现方式可减少鼠标的移动范围，操作更方便。

例如，在超声图像上任一点按下鼠标键(可以根据需要设计为左键、右键、中键)，并保持按下不松开，由方位处理装置8记录初始位置p0，再移动鼠标，方位处理装置8实时获取鼠标位置p1，并计算两点差值：px＝p1-p0，取差值绝对值大的作为需要控制的运动轴，正负分别对应运动轴的正负方向。例如：p0＝(10，10)，p1＝(30，10)，则px＝p1-p1＝(20，0)，表明鼠标向图像的右侧偏移，而对于图6B，图像右侧对应的是人体H方向，方位处理装置8根据“H”计算出对应的设备坐标的“Y+”，再发出运动控制指令，控制超声探头2向Y+移动。当用户松开鼠标按钮时，停止运动。

(第五实施例)

在本实施例中，利用前面映射的结果，将超声图像转换为具有人体方向的DICOM图像。

具体地讲，根据DICOM3.0标准，利用得到的图像和对应的坐标值以及人体方位，将超声图像打包到DICOM，生成具有人体方位的超声DICOM图像，同时还将方向信息存放到DICOM图像相关信息字段中，再通过DICOM传输协议把DICOM图像传输到医院的HIS/PACS系统中，更好地分享信息和实现会诊。这样一来，医生可以脱离治疗设备，在医院的任何一个PACS系统工作站中都可以看到具有人体方位信息的超声图像了。

这里指出，如上所述，本发明方法还可应用于其它以超声图像作为监控的治疗系统。在这种情况下，该治疗系统的治疗设备对应于上述超声治疗设备，其它部分则完全相同。

以上已参照附图和实施例对本发明进行了详细描述，但是，应该理解，本发明并不限于以上所公开的示例性实施例。应该给予权利要求以最广泛的解释，以涵盖所公开的示例性实施例的所有变型、等同结构和功能。

Claims (13)

1.一种治疗系统，包括治疗设备、超声成像设备和图像采集卡，所述治疗设备包括治疗床，所述超声成像设备包括超声探头，其特征在于，还包括：

方位处理装置，用于建立所述治疗设备的设备坐标系和/或通过所述超声成像设备和图像采集卡获得的超声图像的图像坐标系，并建立所述人体坐标系与所述设备坐标系和/或所述图像坐标系之间的映射关系；根据所述人体坐标系与所述图像坐标系之间的映射关系和人体在所述治疗床上的体位，计算人体在所述超声图像上的方位，和/或根据所述人体坐标系与所述设备坐标系之间的映射关系和人体在所述治疗床上的体位，控制所述超声探头的运动。

2.根据权利要求1所述的治疗系统，其特征在于，所述图像坐标系与所述超声探头的关系如下：

所述图像坐标系的原点在超声探头的上表面的中心；

所述图像坐标系的纵轴与超声探头的轴线重合；

所述图像坐标系的横轴与超声探头水平中心线的扫描平面方向平行。

3.根据权利要求1所述的治疗系统，其特征在于，通过坐标变换矩阵建立所述人体坐标系与所述图像坐标系和/或所述设备坐标系之间的映射关系。

4.根据权利要求1所述的治疗系统，其特征在于，将所述人体坐标系与所述设备坐标系之间的映射关系或者所述人体坐标系与所述图像坐标系之间的映射关系存储在表中。

5.根据权利要求1所述的治疗系统，其特征在于，在所述超声图像上标注计算的人体在所述超声图像上的方位。

6.根据权利要求5所述的治疗系统，其特征在于，将所述超声图像上标注人体方位的位置或者区间设置成能获取与所述人体方位相映射的设备坐标轴的点击区，

当所述点击区被点击时，所述方位处理装置获取与所述人体方位相映射的设备坐标轴，并控制所述超声探头沿着所述设备坐标轴运动。

7.根据权利要求1所述的治疗系统，其特征在于，将所述整个超声图像上设置成能获取每个图像位置的点击区，

所述方位处理装置根据点击装置在所述点击区上的点击位置，获得点击装置在所述点击区上的移动方向，获取与该移动方向相对应的人体方向，然后获取与所述人体方向相映射的设备坐标轴，并控制所述超声探头沿着所述设备坐标轴运动。

8.根据权利要求1所述的超声治疗系统，其特征在于，所述治疗设备还包括：

一个或多个运动控制按钮，所述每个运动控制按钮用于获取与该运动控制按钮所表示的、预期的人体方向相映射的设备坐标轴，

当所述运动控制按钮被按下时，所述方位处理装置获取与该运动控制按钮所表示的、预期的人体方向相映射的设备坐标轴，并控制所述超声探头沿着所述设备坐标轴运动。

9.一种治疗系统的超声监控方法，所述治疗系统包括治疗设备、超声成像设备和图像采集卡，所述治疗设备包括治疗床，所述超声成像设备包括超声探头，所述方法包括：

建立所述治疗设备的设备坐标系和/或通过所述超声成像设备和图像采集卡获得的超声图像的图像坐标系，并建立所述人体坐标系与所述设备坐标系和/或所述图像坐标系之间的映射关系；

根据所述人体坐标系与所述图像坐标系之间的映射关系和人体在所述治疗床上的体位，计算人体在所述超声图像上的方位，和/或

根据所述人体坐标系与所述设备坐标系之间的映射关系和人体在所述治疗床上的体位，控制所述超声探头的运动。

10.根据权利要求9所述的超声监控方法，其特征在于，进一步包括：

在所述超声图像上标注计算的人体在所述超声图像上的方位。

11.根据权利要求10所述的超声监控方法，其特征在于，进一步包括：

将所述超声图像上标注人体方位的位置或者区间设置成能获取与所述人体方位相映射的设备坐标轴的点击区，

当所述点击区被点击时，获取与所述人体方位相映射的设备坐标轴，并控制所述超声探头沿着所述设备坐标轴运动。

12.根据权利要求9所述的超声监控方法，其特征在于，进一步包括：

将所述整个超声图像上设置成能获取每个图像位置的点击区，

根据点击装置在所述点击区上的点击位置，获得点击装置在所述点击区上的移动方向，获取与该移动方向相对应的人体方向，然后获取与所述人体方向相映射的设备坐标轴，并控制所述超声探头沿着所述设备坐标轴运动。

13.根据权利要求9所述的超声监控方法，其特征在于，进一步包括：

在所述治疗设备上设置一个或多个运动控制按钮，所述每个运动控制按钮用于获取与该运动控制按钮所表示的、预期的人体方向相映射的设备坐标轴，

当所述运动控制按钮被按下时，获取与该运动控制按钮所表示的、预期的人体方向相映射的设备坐标轴，并控制所述超声探头沿着所述设备坐标轴运动。

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