CN112472138A - 一种超声跟踪方法、系统、存储介质及超声设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种超声跟踪方法、系统、存储介质及超声设备，所述方法包括获取超声装置采集的目标血管的超声图像，并基于超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域；基于所述超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域，并基于目标图像区域确定所述超声装置的移动速度；基于移动速度控制所述超声装置沿预设的扫描路径移动，以跟踪目标对象。本申请通过超声图像中的目标对象对应的目标图像区域在超声图像中的位置信息，确定超声装置的移动设备，这样可以使得超声装置自动根据目标对象的移动速度来确定自身的移动速度，继而使得超声装置可以自动跟踪目标对象，从而可以提高目标对象跟踪的准确性，从而可以提高超声导航的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及超声技术领域，特别涉及一种超声跟踪方法、系统、存储介质及超声设备。
背景技术
随着超声设备的不断发送，超声设备被广泛应用到手术导航中，特别是，四肢血管的取栓手术中。然而，在超声设备对四肢血管的取栓手术的导航过程中，按照预设扫描路径以及预设移动速度进行扫描以为取栓手术导航，这使得超声设备无法实时自动跟踪取栓装置位置，而需要超声医生的实时引导，这样使得超声导航需要依赖医生的操作经验，从而无法保证超声导航的准确性。
发明内容
本申请要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种超声跟踪方法、系统、存储介质及超声设备。
为了解决上述技术问题，本申请实施例第一方面提供了一种超声跟踪方法，所述方法包括：
获取超声装置采集的目标血管的超声图像，并基于所述超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域，其中，所述超声图像包括待跟踪的目标对象；
基于所述目标图像区域确定所述超声装置的移动速度，其中，所述移动速度根据超声装置采集的超声图像实时更新；
基于所述移动速度控制所述超声装置沿预设的扫描路径移动，以跟踪所述目标对象。
所述超声跟踪方法，其中，所述获取超声装置采集的目标血管的超声图像之前，所述方法还包括：
当目标对象进入目标血管时，控制超声装置沿预设的扫描路径向靠近目标对象方向运动并采集超声图像；
当超声图像包括目标对象且目标对象所对应的目标图像区域位于超声图像边缘时，获取超声装置所处位置以得到目标位置，以便基于目标位置控制超声探头的移动范围。
所述超声跟踪方法，其中，在超声探头向靠近目标对象方向移动的过程中，所述目标位置为超声探头的终点位置。
所述超声跟踪方法，其中，所述基于所述目标图像区域确定所述超声装置的移动速度具体包括：
获取目标图像区域的目标图像边缘，及超声图像对应的目标位置，其中，目标图像边缘为目标图像区域中靠近超声装置移动方向的图像边缘；
基于所述目标图像边缘以及所述目标位置，确定所述目标对象与所述目标位置之间的目标距离；
基于所述目标距离，确定所述超声装置的移动速度。
所述超声跟踪方法，其中，所述目标位置为所述超声图像的图像中心点。
所述超声跟踪方法，其中，所述超声装置的运动方向与所述目标对象的运动方向朝向同一侧，且在目标对象的运动方向上超声探头位于目标对象的前方。
所述超声跟踪方法，其中，所述超声探头装配有压力检测装置，所述基于所述移动速度控制所述超声装置沿预设的扫描路径移动的过程中，所述方法还包括：
通过压力检测装置获取候选压力值；
当候选压力值未处于预设压力范围内时，控制超声探头沿超声发射方向移动，以使得候选压力值包含于预设压力范围内。
本申请实施例第二方面提供了一种超声跟踪系统，所述系统包括：
超声装置，用于扫描目标血管的超声图像，其中，所述超声图像包括待跟踪的目标对象；
数据处理装置，用于获取超声装置采集的目标血管的超声图像，并基于所述超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域；基于所述超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域，并基于所述目标图像区域确定所述超声装置的移动速度；基于所述移动速度控制所述超声装置沿预设的扫描路径移动，以跟踪所述目标对象，其中，所述移动速度根据超声装置采集的超声图像实时更新。
本申请实施例第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上任一所述的超声跟踪方法中的步骤。
本申请实施例第四方面提供了一种超声设备，其包括：处理器、存储器及通信总线；所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；
所述通信总线实现处理器和存储器之间的连接通信；
所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上任一所述的超声跟踪方法中的步骤。
有益效果：与现有技术相比，本申请提供了一种超声跟踪方法、系统、存储介质及超声装置，所述方法包括获取超声装置采集的目标血管的超声图像，并基于所述超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域；基于所述超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域，并基于所述目标图像区域确定所述超声装置的移动速度；基于所述移动速度控制所述超声装置沿预设的扫描路径移动，以跟踪所述目标对象。本申请通过超声图像中的目标对象对应的目标图像区域在超声图像中的位置信息，确定超声装置的移动设备，这样可以使得超声装置自动根据目标对象的移动速度来确定自身的移动速度，继而使得超声装置可以自动跟踪目标对象，从而可以提高目标对象跟踪的准确性，从而可以提高超声导航的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不符创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的超声跟踪方法的流程图。
图2为本申请提供的超声跟踪方法中的一个三维数据的示例图。
图3为本申请提供的超声跟踪方法中的一个切面图的示例图。
图4为本申请提供的超声跟踪方法中的一个切面图的局部放大图。
图5为本申请提供的超声跟踪方法中的检查路径的示意图。
图6为本申请提供的超声跟踪方法中的移动轨迹的示意图。
图7为本申请提供的超声跟踪方法中的目标图像的示意图。
图8为本申请提供的超声跟踪方法中的投影图像的示意图。
图9为本申请提供的超声跟踪方法中的移动轨迹匹配过程的示意图。
图10为本申请提供的超声跟踪方法中的超声探头处于横切状态时超声探头与检查路径的位置关系示意图。
图11为本申请提供的超声跟踪方法中的超声探头处于横切状态时超声图像覆盖区域的示意图。
图12为本申请提供的超声跟踪方法中的超声探头处于纵切状态时超声探头与检查路径的位置关系示意图。
图13为本申请提供的超声跟踪方法中的超声探头处于纵切状态时超声图像覆盖区域的示意图。
图14为本申请提供的超声跟踪方法中的超声探头处于横切状态时的探头成像区域示意图。
图15为本申请提供的超声跟踪方法中的超声探头处于纵切状态时的探头成像区域示意图。
图16为本申请提供的超声跟踪方法中的超声装置与目标对象的位置关系的一个示意图。
图17为本申请提供的超声跟踪方法中的超声装置与目标对象的位置关系的另一个示意图。
图18为本申请提供的超声设备的结构原理图。
具体实施方式
本申请提供一种超声跟踪方法、系统、存储介质及超声设备，为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
发明人经过研究发现，随着超声设备的不断发送，超声设备被广泛应用到手术导航中，特别是，四肢血管的取栓手术中。然而，在超声设备对四肢血管的取栓手术的导航过程中，按照预设扫描路径以及预设移动速度进行扫描以为取栓手术导航，这使得超声设备无法实时自动跟踪取栓装置位置，而需要超声医生的实时引导，这样使得超声导航需要依赖医生的操作经验，从而无法保证超声导航的准确性。此外，跟踪取栓装置位置需要超声医生的实时引导，增加了手术实施医生的劳动强度，降低手术效率。
为了解决上述问题，在本申请实施例中，获取超声装置采集的目标血管的超声图像，并基于所述超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域；基于所述超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域，并基于所述目标图像区域确定所述超声装置的移动速度；基于所述移动速度控制所述超声装置沿预设的扫描路径移动，以跟踪所述目标对象。本申请通过超声图像中的目标对象对应的目标图像区域在超声图像中的位置信息，确定超声装置的移动设备，这样可以使得超声装置自动根据目标对象的移动速度来确定自身的移动速度，继而使得超声装置可以自动跟踪目标对象，从而可以提高目标对象跟踪的准确性，从而可以提高超声导航的准确性。
下面结合附图，通过对实施例的描述，对申请内容作进一步说明。
本实施提供了一种超声跟踪方法，如图1所示，所述方法包括：
S10、获取超声装置采集的目标血管的超声图像，并基于所述超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域，其中，所述超声图像包括待跟踪的目标对象。
具体地，所述超声图像为所述超声装置目标部位进行超声扫描得到，其中，所述目标部分包括所述目标血管，例如，所述目标血管可以为腿部血管，那么目标部位为腿部。所述超声装置位于预设扫描路径上，并且超声图像为预设扫描路径上一个扫描点对应的超声图像，换句话说，超声装置在预设扫描路径上移动，并且当超声装置移动中预设扫描路径对应的一扫描点时，对目标部分进行超声扫描所得到的超声图像。在本实施例中，所述超声探头处于纵切状态，其中，纵切状态具体为超声探头宽度方向的中心线在一平面上的投影线段与扫描路径在该平面上的投影路径平行，并且投影线段的中点位于投影路径上。
所述目标对象位于目标血管内，并可沿目标血管移动，所述超声图像包括待跟踪的目标对象指的是当超声装置对目标部位进行扫描时，目标对象位于超声装置的超声装置视野范围内，以使得超声图像中携带有目标对象对应的图像影像，即超声图像包含有目标对象对应的目标图像区域。可以理解的是，当超声装置在扫描点对目标部位进行超声扫描时，可以扫描到位于目标血管中的目标对象，以使得目标对象在超声装置采集的超声图像中留有影像信息，从而可以在超声图像中选取到目标对象对应的目标图像区域。
在本实施例的一个实现方式中，所述基于所述超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域具体可以为基于预设的图像识别方式来对超声图像进行识别，以得到目标图像区域，其中，所述图像识别方法可以为预先训练的识别模型，或者是，传统图像识别方法，或者是，边缘识别方式(例如，roberts算子、Prewitt算子、sobel算子、canny算子以及Laplacian算子等)等。在本实施例的一个具体实现方式中，所述目标图像区域是通过sobel算子确定得到的。
在本实施例的一个实现方式中，在所述获取超声装置采集的目标血管的超声图像之前，所述方法包括一个扫描路径获取过程，其中，所述扫描路径获取过程具体可以包括：
A10、获取目标部位对应的三维数据，其中，目标部位包括目标血管；
A20、基于所述三维数据，确定目标血管对应的检查路径；
A30、获取目标部位的目标图像，并基于所述目标图像将所述检查路径匹配至目标部位，以得到扫描路径。
具体地，在所述步骤A10中，所述目标部位包括目标血管，所述目标血管为待扫描的血管，换句话说，本实施例规划的扫描路径用于扫查目标血管。在一个实现方式中，所述目标血管可以为四肢血管，例如，如图2所示，腿部为目标部位，腿部血管为目标血管。所述三维数据包括目标部位的目标三维数据，并且目标三维数据包括目标血管的血管三维数据，其中，三维数据可以为三维影像数据，例如，3D-DSA血管三维影像、3D-CT血管影像以及MRA血管影等，也可以为三维结构模型，例如，通过机械臂超声系统扫描得到的超声影像建立的扫描血管的三维结构模型。
进一步，在所述步骤A20中，所述基于所述三维数据，确定目标血管对应的检查路径具体包括：
将所述三维数据按照预设方向进行切片，以得到若干切片图；
获取各切面图各自对应的目标定位点，其中，所述目标定位点为目标血管的管径中心点；
基于获取到的若干目标定位点，确定所述目标血管对应的检查路径。
具体地，所述预设方向可以为按照目标血管的血管走向确定，所述预设方向可以与目标血管中的血流方向相同，也可以与目标血管中的血流方向相反。若干切面图中的每个切面图均包含于三维数据内，每个切面图均包括目标血管的一横截面，并且若干切面图中的任意两个相邻切面图在所述三维影像数据中的距离相等，例如，均为1mm，2mm，3mm以及5mm等。在本实施例的一个实现方式中，三维数据成圆柱形状，三维数据沿预设方向延伸，相应的，将所述三维数据按照预设方向进行切片具体可以为按照预设方向将三维数据等分为若干数据段，对于每个数据段，选取该数据段朝向预设方向的延伸反向的切面作为一切面图，以得到若干切面图，例如，如图3所示。当然，在实际应用中，也可以选取该数据段背离预设方向的延伸反向的切面作为切面图等。
举例说明：目标血管为腿部血管，腿部血管的走向为由近心端到远心端的方向，近心端为靠近大腿根部的一端，远心端为靠近足部的一端；预设方向为由近心端到远心端的方向，按照由近心端到远心端方向将三维数据等分为若干3mm长的数据段，选取每个数据段朝向近心端的侧面，并将选取到的侧面作为一个切面图，以得到各数据段各自对应的切面图。
所述目标定位点包含于其自对应的切面图内，并且目标定位点包含于目标血管对应的图像区域内。在本实施例的一个实现方式中，所述获取各切面图各自对应的目标定位点具体包括：
对于每个切面图，获取该切面图中的目标血管对应的图像区域；
根据获取到的图像区域确定所述目标血管的管径中心点，并将该管径中心点作为该切面图对应的目标定位点。
具体地，图像区域为目标血管位于该切面图中的血管切面所处的区域，其中，所述图像区域可以通过图像识别方式获取到，例如，通过预先训练的识别模型，或者是通过传统图像识别方法，或者是通过边缘识别方式(例如，roberts算子、Prewitt算子、sobel算子、canny算子以及Laplacian算子等)等。此外，在获取到图像区域后，确定该图像区域的区域面积并基于所述区域面积确定目标血管的管径中心点，其中，所述管径中心点包含于所述图像区域内。换句话说，在获取到图像区域后，在图像区域中选取目标定位点，所述目标定位点为所述目标血管的管径中心点，并且在获取到若干目标定位点后，将若干目标定位点连接以形成穿过目标血管的检查路径，例如，如图5所示，图5中的黑色线段为检查路径。
进一步，在所述步骤A30中，所述目标图像为通过图像采集设备对目标部位拍摄得到，其中，所述目标图像携带有深度信息。例如，图像采集设备为深度相机，目标图像为通过深度相机对目标图像拍摄以得到目标图像。所述扫描路径为目标部位的皮肤表面对应的移动路径，通过机械臂带动探头在目标部位上沿该扫描路径移动，可以扫描到目标血管的超声图像。在本实施例的一个实现方式中，目标图像包括的图像内容包含于参考子数据，换句话说，参考子数据包括目标图像中的图像特征，从而可以将参考子数据与目标图像进行特征匹配，以将移动轨迹映射至目标图像上，以得到扫描路径。
基于此，所述获取目标部位的目标图像，并基于所述目标图像将所述检查路径匹配至目标部位，以得到扫描路径具体包括：
确定所述检查路径对应的移动轨迹，并获取所述目标部位的目标图像，其中，所述目标图像包括深度信息；
在所述目标图像中选取所述目标部位的候选部位轮廓；
基于所述候选部位轮廓，确定所述移动轨迹对应的候选路径，其中，所述候选路径位于所述候选部位轮廓上；
将所述候选路径作为目标血管对应的扫描路径。
具体地，所述移动轨迹为目标血管对应的虚拟扫描路径，如图6所示，该移动轨迹是包含于所述三维数据中且位于目标部位的外表面，换句话说，移动轨迹为在三维数据中形成的虚拟扫描路径，并在三维数据中，该移动轨迹中的每个扫描点均位于目标部位的外表面。
在本实施例的一个实现方式中，所述确定所述检查路径对应的移动轨迹具体包括：
对于每个目标定位点，在目标部位的部位轮廓选取一轨迹点；
将获取到的若干轨迹点的连线作为所述目标血管对应的移动轨迹。
具体地，所述目标部位的部位轮廓指的是目标部位在三维数据中的轮廓区域，部位轮廓为目标部位的皮肤表面所对应的图像区域。由于轨迹点为在目标部位的部位轮廓中选取的，从而所述轨迹点为目标部位的皮肤表面所对应的图像区域中的一个图像点。在一个实现方式中，在选取到轨迹点后，可以确定轨迹点到目标定位点的距离，其中，轨迹点到目标定位点的距离包括轨迹点到目标血管的管壁的距离和目标血管的血管半径。例如，如图4所示，轨迹点到目标定位点的距离＝目标血管的血管半径+轨迹点到目标血管的血管管壁的距离。
在本实施例的一个实现方式中，当采用超声装置对目标部位进行扫描时，需要将目标部位固定，从而目标部位的一侧会于固定台相接触，从而根据目标定位点选取到的各轨迹点位于目标血管的同一侧。此外，由于目标部位的皮肤与目标血管之间存在骨骼和肌肉等人体组织，而骨骼会阻挡超声探头发送的超声波，使得超声探头无法采集到目标血管，从而在目标部位的部位轮廓选取轨迹点时，需要使得轨迹点与目标定位点之间的连线不包括骨骼对应的图像区域中的图像点，以使得轨迹点与目标定位点之间不存在骨骼组织。
在本实施例的一个具体实现方式中，在选取轨迹点时，可以先获取目标血管所处平面，基于该平面将三维数据划分两个子数据，在子数据包括的部位轮廓中选取与目标定位点的无骨骼阻碍距离最小的图像点，并将选取到图像点作为轨迹点。换句话说，轨迹点与目标定位点之间的距离为目标定位点与参考部位轮廓之间无骨骼阻碍的最小距离，其中，所述参考部位轮廓为位于目标子数据中的部位轮廓，其中，目标子数据为基于该平面将三维数据划分得到的两个子数据中的一个。可以理解的是，对于参考部位轮廓中的任一候选图像点，该候选图像点与目标定位点之间的距离均大于或者等于轨迹点与目标定位点之间的距离，其中，候选图像点为部位轮廓中与目标定位点之间无骨骼阻碍的图像点。
在本实施例的一个实现方式中，所述目标图像为灰度图，并且目标图像携带有目标部位的图像信息以及深度信息，其中，所述目标图像可以通过深度摄像机获取的目标图像的影像。所述候选部位轮廓指的是所述目标部位在目标图像中的部位边缘，候选部位轮廓可以通过边缘识别的方式获取，例如，采用sobel算子识别目标部位的部位边缘等。
在获取到候选部位轮廓后，将三维数据按照目标图像的拍摄方向进行投影以得到投影图像，将所述目标图像与投影图像进行匹配，以将目标图像与投影图像对齐。在一个实现方式中，如图7、图8以及图9所示，所述匹配方法可以采用根据候选部位轮廓确定目标部位对应的若干候选横截面，并根据投影轮廓确定目标部位对应的若干候选横截面；将若干候选横截面中相邻两个横截面的沿候选部位轮廓连接以形成若干候选四边形，并将若干投影横截面中相邻两个投影横截面的沿投影部位轮廓连接以形成若干投影四边形；最后将各候选四边形和若干投影四边形进行匹配，以将目标图像与投影图像对齐。在目标图像与投影图像对齐后，将移动轨迹匹配至目标图像，目标血管对应的扫描路径。
在本实施例的一个实现方式中，为了使得扫描路径可以根据用户姿态变化而变化，以提高扫描路径的准确性。在获取超声装置采集的目标血管的超声图像之后，所述方法还可以包括：
基于所述超声图像，确定目标血管的血管管径以及参考距离；
根据所述血管管径以及所述最小距离调整所述扫描路径；
基于调整后的扫描路径获取目标超声图像，并将所述目标超声图像作为目标血管的超声图像，以便于基于所述目标超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域。
具体地，所述超声图像为机械臂按照扫描路径带动超声探头在皮肤表面运动所采集到的超声图像，超声图像对应的扫描路径上的一个扫描点，该扫描点对应于移动轨迹上的一个轨迹点，从而超声图像对应于一个目标定位点。从而，在获取到超声图像后，该超声图像对应的目标定位点来对该超声图像对应的扫描点进行调整，以调整扫描路径。所述参考距离为目标血管与皮肤表面之间的距离，其中，所述目标血管的血管管径为在超声中心线发射方向上的血管管径，参考距离为目标图像中在超声中心线发射方向上的血管到皮肤表面之间的距离。
在本实施例的一个实现方式中，所述根据所述血管管径以及所述最小距离调整所述扫描路径具体包括：
若血管管径与参考距离的和小于预设距离，则将所述超声探头沿超声发射中心线向远离皮肤表面的方向移动，其中，所述预设距离为所述超声图像对应的轨迹点对应的目标定位点与目标部位的部位轮廓之间无骨骼阻碍的最小距离；
获取移动后的超声探头的位置信息，并采用所述位置信息更新所述超声图像对应的轨迹点，以调整所述扫描路径。
具体地，所述预设距离为目标定位点与移动轨迹中该目标定位点对应的轨迹点之间的距离，换句话说，预设距离为规划扫描路径时确定的血管管径与血管到皮肤的距离之和。当血管管径与参考距离的和小于预设距离时，调整机械臂待超声探头在超声发射中心线方向上远离皮肤移动目标距离，其中，目标距离为预设距离与参照距离的差值，参照距离为血管管径与参考距离的和。此外，在机械臂移动时，若目标距离小于机械臂探头移动精度，则机械臂不做移动，亦无需更新组织检查路径和机械臂扫描路径。若目标距离大于机械臂探头移动精度，则将目标距离规划为目标距离/机械臂探头移动精度个整数步进，并控制机械臂按照步进进行运动。在机械臂完成移动后，获取移动后的超声探头的位置信息，并采用所述位置信息更新所述超声图像对应的轨迹点，以调整所述扫描路径。这样通过采集超声图像确定的目标血管与皮肤表面的实际距离更新皮肤表面扫描路径，可以提高扫描路径的精确性。
在本实施例的一个实现方式中，为了提供超声图像的图像质量，在获取超声装置采集的目标血管的超声图像之后，还可以根据采集到的超声图像自动调节图像参数。相应的，所述在获取超声装置采集的目标血管的超声图像之后，所述方法还可以包括：
基于检查路径确定超声图像对应的目标扫描点，其中，目标扫描点包含于获取所述超声图像时超声探头覆盖的扫描点内；
基于目标扫描点确定目标焦点，并将所述目标焦点作为所述超声图像对应的扫描点的扫描焦点。
具体地，所述检查路径为确定扫描路径时确定的，检查路径位于目标血管内且与扫描路径相对应，并且扫描路径中的每个扫描点均对于检查路径中的一个目标定位点。所述目标扫描点为超声图像对应的扫描点，并且目标扫描点包含于获取所述超声图像时超声探头覆盖的扫描点内。可以理解的是，目标扫描点为获取所述超声图像时超声探头覆盖的扫描点中的扫描点，目标扫描点的数量可以根据获取超声图像时超声探头所处扫描状态而确定的，其中，所述扫描状态包括横切状态和纵切状态。如图10和11所示，横切状态具体为超声探头宽度方向的中心线在一平面上的投影线段与扫描路径在该平面上的投影路径垂直，并且投影路径与投影线段的交点为投影线段的中点；如图12和13所示，纵切状态具体为超声探头宽度方向的中心线在一平面上的投影线段与扫描路径在该平面上的投影路径平行，并且投影线段的中点位于投影路径上。
所述目标焦点为超声装置配置的焦点，当超声装置基于该目标焦点采集超声图像时，超声探头焦域覆盖血管影像区域，其中，超声探头处于横切状态对应的目标焦点与和超声探头处于纵切状态对应的目标焦点不同，这是由于超声探头处于横切状态时所采集的超声图像携带的目标血管区域的范围与超声探头处于纵切状态时所采集的超声图像携带的目标血管区域的范围。
基于此，在本实施例的一个实现方式中，所述基于检查路径确定超声图像对应的目标扫描点具体包括：
当超声探头处于横切状态时，确定在获取所述超声图像时超声探头覆盖的扫描点，并将确定得到的扫描点作为目标扫描点；
当超声探头处于纵切状态时，确定在获取所述超声图像时超声探头覆盖的若干扫描点，在若干扫描点中选取最大扫描深度对应的第一扫描点以及最小扫描深度对应的第二扫描点，以及将第一扫描点和第二扫描点作为目标扫描点，其中，所述扫描深度为扫描点对应的检查路径中的目标定位点与目标部位的皮肤之间的距离。
具体地，检查路径包括若干目标定位点，扫描路径包括若干扫描点，若干扫描点与若干目标定位点一一对应。在基于检查路径确定超声图像对应的目标扫描点之前，可以检测超声探头所处状态，以确定超声探头处于横切状态或者纵切状态，以便于基于横切状态或纵切状态来确定目标扫描点。当然，在超声探头按照扫描路径进行扫描时，可以接收扫描状态切换指令，其中，切换指令用于切换超声探头所处状态，例如，从横切状态转换为纵切状态，或者是，从纵切状态转换为横切状态。此外，当接收到扫描状态切换指令时，可以获取该扫描状态切换指令携带的超声探头的扫描状态，并基于获取到的超声探头的扫描状态来确定目标扫描点，这样以扫描状态切换指令为扫描状态检测指令，既可以保证扫描状态与目标扫描点获取方式的匹配性，又可以避免实时检测扫描状态而造成的系统资源浪费。
在本实施例的一个实现方式中，当超声探头所处状态为横切状态时，超声探头覆盖一个扫描点，则将该超声探头覆盖的一个扫描点作为目标扫描点；当超声探头处于纵切状态时，超声探头覆盖若干候选扫描点，若干候选扫描点中的每个候选扫描点均对应一个候选目标定位点；对于每个候选目标定位点，确定该候选目标定位点与目标部位的皮肤之间的候选距离，并将该候选距离作为该候选目标定位点对应的扫描深度；并在获取到的若干扫描深度中选取最大扫描深度和最小扫描深度，并将最大扫描深度对应的候选扫描点作为第一扫描点，将最小扫描深度对应的候选扫描点作为第二扫描点，最后将第一扫描点和第二扫描点作为目标扫描点。
在本实施例的一个实现方式中，所述基于目标扫描点确定目标焦点具体包括
当超声探头处于横切状态时，将所述目标扫描点对应的扫描深度作为目标焦点；
当超声探头处于纵切状态时，若第一扫描点对应的第一扫描深度和第二扫描点对应的第二扫描深度的深度差值小于或等于预设阈值，则将第一扫描深度和第二扫描深度的平均值作为目标焦点；若所述深度差值大于预设阈值，则将基于深度差值确定第一焦点和第二焦点，并将第一焦点和第二焦点作为目标焦点。
具体地，当所述超声探头处于横切状态时，目标扫描点为1个，相应的，目标焦点为1，并且所述目标扫描点对应的扫描深度作为目标焦点。例如，如图14所示，超声探头处于横切状态，目标焦点为1，并且超声探头的成像区域覆盖目标血管。当超声探头处于纵切状态时，目标扫描点的数量基于第一扫描深度和第二扫描深度确定，其中，当第一扫描点对应的第一扫描深度和第二扫描点对应的第二扫描深度的深度差值小于或等于预设阈值时，目标焦点数量为1；当所述深度差值大于预设阈值时，目标焦点数量为2；所述预设阈值为预先设置的，例如，1个单位的焦域、1.5个单位的焦域以及2个单位的焦域等。换句话说，在获取到第一扫描深度和第二扫描深度后，计算第一扫描深度与第二扫描深度的深度差值，并将深度差值与预设阈值进行比较；若深度差值小于或等于预设阈值，则目标焦点数量为1；当所述深度差值大于预设阈值时，目标焦点数量为2。例如，如图15所示，超声探头处于纵切状态且所述深度差值大于预设阈值，目标焦点为2，分别记为第一焦点和第二角度，超声探头的成像区域覆盖目标血管。
进一步，当目标焦点的数量为1时，目标焦点可以等于第一扫描深度和第二扫描深度的平均值；当目标焦点的数量为2时，基于深度差值确定第一焦点和第二焦点，并将第一焦点和第二焦点作为目标焦点，例如，第一焦点为第二扫描深度+第一扫描深度与第二扫描深度的深度差值/2+a*单位焦域，第二焦点为第二扫描深度+第一扫描深度与第二扫描深度的深度差值/2+b*单位焦域，其中，a大于b，a大于或者等于预设阈值的一半，b小于预设阈值一半，如，a＝0.75，b＝0.5等。
在本实施例的一个实现方式中，所述基于目标扫描点确定目标焦点，并将所述目标焦点作为所述超声图像对应的扫描点的扫描焦点之后，所述方法包括：
基于预设TGC基准，确定目标焦点对应的目标TGC组；
将所述目标TGC组增加预设增益值，并将增加后的目标TGC组作为所述超声图像对应的扫描点的目标TGC组。
具体地，预设TGC基准可以在超声探头启动扫描前配置的一基准TGC，预设TGC基准可以包括8到10组TGC组，并动态匹配到超声探头设置采集的深度范围中，每组TGC对应不同的深度范围，其中，TGC组用于调整扫描深度对应的时间增益，通过调整TGC组可以为不同扫描深度配置不同时间增益，例如，当扫描深度范围大时，由于远端的影像较暗，会设置以线性增加的TGC组来增加超声远端的影像。
目标TGC组为在机械臂根据扫描路径进行扫描状态切换时获取到的，其中，扫描状态切换包括切换到横切状态以及切换纵切状态。当切换到横切状态(即切换扫描到横切视野)时，在配置完目标焦点后，根据目标焦对应的扫描深度确定目标TGC组，并增加目标TGC组，例如，将目标TCG组增加第一预设阈值，例如，2dB等。当切换到纵切状态(即切换扫描纵切视野)切换扫描纵切视野时，分别获取第一焦点对应的第一目标TGC组和第二焦点对应的第二目标TGC组，在分别增加第一目标TGC组和第二目标TGC组，例如，将第一目标TGC组增加第二预设阈值，将第二目标TGC组增加第三预设阈值，其中，第二预设阈值大于第三预设阈值，如，第二预设阈值为2dB，第三预设阈值为1dB等。当然，在实际应用中，可以预先设置若干第一预设阈值、若干第二预设阈值和若干第三预设阈值，并根据用户生活习惯、年龄以及手术的特性选择第一预设阈值，或第二预设阈值和第三预设阈值等。
在本实施例的一个实现方式中，所述获取超声装置采集的目标血管的超声图像之前，所述方法还包括：
当目标对象进入目标血管时，控制超声装置沿预设的扫描路径向靠近目标对象方向运动并采集超声图像；
当超声图像包括目标对象且目标对象所对应的目标图像区域位于超声图像边缘时，获取超声装置所处位置以得到目标位置，以便基于目标位置控制超声探头的移动范围。
具体地，所述目标对象进入目标血管指的是目标对象进入目标血管预设距离，并且目标对象处于静止状态，其中，预设距离指的是目标对象与进入目标血管的进入位置的距离。例如，如图16所示，目标对象对应的进入位置为图像A位置，目标对象停止位置为B位置，那么预设具体为位置A和位置B之间的距离。所述超声装置位于目标对象远离进入位置的一侧，并且超声装置与进入位置之间的距离大于预设距离。相应的，所述控制超声装置沿预设的扫描路径向靠近目标对象方向运动指的是控制超声装置沿预设的扫描路径移动，并且超声装置的移动方向为向进入位置靠近的方向，以减少超声装置与目标对象之间的距离，使得目标对象可以位于超声装置的超声装置视野范围内。
超声装置采集超声图像指的是超声装置在沿预设的扫描路径进行移动时，每当移动至扫描路径中的扫描点时，对目标部位进行超声扫描以得到该扫描点对应的超声图像。换句话说，超声装置在向靠近目标对象移动的过程中，每当移动至扫描路径上的扫描点时，向目标部位发送超声部以得到目标血管的超声图像。此外，在移动过程中，每当获取到超声图像时，检测该超声图像中是否携带有目标对象对应的目标图像区域；若未检测到目标图像区域，则继续向靠近目标对象的方向移动并采集超声图像。若检测到目标图像区域，则判断目标图像区域是否包括目标对象的全部信息，当未包括全部信息时，当继续向靠近目标对象的方向移动并采集超声图像；当包括全部信息时，检测目标图像区域离超声探头一侧的图像边缘是否与超声图像靠近目标对象一侧的图像边缘重叠(例如，如图17所示)，若干重叠则获取超声装置所处位置以得到目标位置，以便基于目标位置控制超声探头的移动范围；若未重叠，则控制超声装置向远离目标对象的方向移动直至目标图像区域离超声探头一侧的图像边缘是否与超声图像靠近目标对象一侧的图像边缘重叠。
所述目标位置为超声装置开始跟踪目标对象的起始位置，也是当目标对象结束跟踪目标对象的终点位置。可以理解的是，在目标对象的跟踪过程中，在超声探头向靠近目标对象方向移动的过程中，所述目标位置为超声探头的终点位置；在超声探头向远离目标对象方向移动的过程中，所述目标位置为超声探头的起始位置。本实施通过确定目标位置，可以避免超声装置在跟踪目标对象时，移动至目标对象的进入位置(例如，手术切口)，而对进入位置产生挤压。
S20、基于所述目标图像区域确定所述超声装置的移动速度，其中，所述移动速度根据超声装置采集的超声图像实时更新。
具体地，所述移动速度指的是所述超声装置沿预设扫描路径的移动速度，所述移动速度可以为根据目标对象在超声图像中的相对位置确定，通过控制超声装置按照该移动速度移动，使得在每次采集到的超声图像中，目标图像区域均处于所述超声图像中，这样可以通过超声图像来确定目标对象在目标血管中的位置，以便于对所述目标对象进行导航。
在本实施例的一个实现方式中，所述基于所述目标图像区域确定所述超声装置的移动速度具体包括：
获取目标图像区域的目标图像边缘，及超声图像对应的目标位置；
基于所述目标图像边缘以及所述目标位置，确定所述目标对象与所述目标位置之间的目标距离；
基于所述目标距离，确定所述超声装置的移动速度。
具体地，所述目标图像边缘为目标图像区域中靠近超声装置移动方向的图像边缘，所述目标位置为所述超声图像的图像中心点。目标距离为目标图像边缘与图像中心点之间的距离，其中，所述目标距离可以为图像中心点与目标图像边缘的中点的距离，也可以是目标图像边缘中各像素点与图像中心点的距离中的最小距离，还可以是目标图像边缘中各像素点与图像中心点的距离中的最大距离等。在本实施例的一个具体实现方式中，所述目标距离为图像中心点与目标图像边缘的中点的距离，这样可以使得目标对象位于超声图像的中心线附近。
在本实施例的一个实现方式中，在获取到目标距离后，获取预设存储的传递函数，其中，传递函数用于将目标距离转换为移动速度。由此，在获取到传递函数后，可以将目标距离输入传递函数，通过传递函数输出目标距离对应的移动速度，从而确定所述超声装置的移动速度，其中，移动速度用于作为超声装置在该超声图像的采集时间与下一超声图像的采集时间形成的时间段所采用的移动速度。可理解的是，当基于超声图像确定得到移动速度后，超声装置移动并当移动至下一扫描时，重新执行步骤S10和步骤S20来更新移动速度。
S30、基于所述移动速度控制所述超声装置沿预设的扫描路径移动，以跟踪所述目标对象。
具体地，所述控制超声装置沿预设的扫描路径移动指的是控制超声装置配置的超声探头沿预设的扫描路径移动，例如，通过机械臂带动超声探头沿预设的扫描路径移动等。其中，所述扫描路径为采用如上方式确定扫描路径，超声装置沿预设的扫描路径移动指的是超声装置沿扫描路径对目标部位进行扫描，并且在超声装置沿预设的扫描路径移动的过程中超声装置会对目标部位进行扫描。而在实际应用中，由于目标对象在目标血管中的移动速度会发生变化，从而为了提高超声跟踪的准确性，超声装置在沿预设的扫描路径移动的过程中的移动速度也会根据目标对象在目标血管中的移动速度的变化而变化，以使得超声装置的移动速度与目标对象的移动速度相匹配。此外，所述超声装置的运动方向与所述目标对象的运动方向朝向同一侧，且在目标对象的运动方向上超声探头位于目标对象的前方。
在本实施例的一个实现方式中，所述超声装置的移动速度为实时更新，其更新频率等于超声图像采集超声图像的采集频率，换句话说，每当超声图像采集到超声图像时，均会基于该超声图像确定该超声图像对应的移动速度，并采用最新确定的移动速度更新超声装置配置的移动速度，以使得超声装置的移动速度为实时更新。可以理解的是，每当超声装置采集到超声图像时，均会重复执行步骤S10和S20以更新移动速度，并控制超声装置按照更新后的移动速度运动，以使得目标对象始终处于超声装置的超声装置视野范围中，使得采集到的超声图像中始终包含有目标对象对应的目标图像区域，从而实现了自动动态调整超声装置的运行位置，提高了超声跟踪的准确性。同时，手术医生仅需操作取栓装置在血管内运动，而无需引导超声装置，从而减少了手术实施医生的劳动强度，提高了手术效率。
在本实施例的一个实现方式中，所述超声探头装配有压力检测装置，所述基于所述移动速度控制所述超声装置沿预设的扫描路径移动的过程中，所述方法还包括：
通过压力检测装置获取候选压力值；
当候选压力值未处于预设压力范围内时，控制超声探头沿超声发射方向移动，以使得候选压力值包含于预设压力范围内。
具体地，所述候选压力值为通过超声装置配置的压力检测装置采集得到，例如，压力检测装置为压力传感器，候选压力值为通过压力传感器检测得到。所述预设压力范围为预先设置，用于限定超声装置对目标部位的皮肤表面所形成的压力，当候选压力值处于该预设压力范围时，说明超声装置对目标部位的皮肤表面所形成的压力满足需求；当候选压力值不处于该预设压力范围，分别将候选压力值与预设压力范围的上限值和下限值进行比较，若候选压力值大于上限值，则沿超声装置的声发射方向向远离目标部位的皮肤表面方向移动，以减小超声装置对目标部位的皮肤表面所产生的压力；若候选压力值小于下限值，则沿超声装置的声发射方向向靠近目标部位的皮肤表面方向移动，以增大超声装置对目标部位的皮肤表面所产生的压力，使得超声装置与目标部位的皮肤表面相贴合。
综上所述，本实施例提供了一种超声跟踪方法，所述方法包括获取超声装置采集的目标血管的超声图像，并基于所述超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域；基于所述超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域，并基于所述目标图像区域确定所述超声装置的移动速度；基于所述移动速度控制所述超声装置沿预设的扫描路径移动，以跟踪所述目标对象。本申请通过超声图像中的目标对象对应的目标图像区域在超声图像中的位置信息，确定超声装置的移动设备，这样可以使得超声装置自动根据目标对象的移动速度来确定自身的移动速度，继而使得超声装置可以自动跟踪目标对象，从而可以提高目标对象跟踪的准确性，从而可以提高超声导航的准确性。
基于上述超声跟踪方法，本实施例提供了一种超声跟踪系统，，所述系统包括：
超声装置，用于扫描目标血管的超声图像，其中，所述超声图像包括待跟踪的目标对象；
数据处理装置，用于获取超声装置采集的目标血管的超声图像，并基于所述超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域；基于所述超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域，并基于所述目标图像区域确定所述超声装置的移动速度；基于所述移动速度控制所述超声装置沿预设的扫描路径移动，以跟踪所述目标对象，其中，所述移动速度根据超声装置采集的超声图像实时更新。
基于上述超声跟踪方法，本实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上述实施例所述的超声跟踪方法中的步骤。
基于上述超声跟踪方法，本申请还提供了一种超声设备，如图18所示，其包括至少一个处理器(processor)20；显示屏21；以及存储器(memory)22，还可以包括通信接口(Communications Interface)23和总线24。其中，处理器20、显示屏21、存储器22和通信接口23可以通过总线24完成相互间的通信。显示屏21设置为显示初始设置模式中预设的用户引导界面。通信接口23可以传输信息。处理器20可以调用存储器22中的逻辑指令，以执行上述实施例中的方法。
此外，上述的存储器22中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
存储器22作为一种计算机可读存储介质，可设置为存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令或模块。处理器20通过运行存储在存储器22中的软件程序、指令或模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中的方法。
存储器22可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据超声设备的使用所创建的数据等。此外，存储器22可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。例如，U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。
此外，上述存储介质以及超声设备中的多条指令处理器加载并执行的具体过程在上述方法中已经详细说明，在这里就不再一一陈述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种超声跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：
获取超声装置采集的目标血管的超声图像，并基于所述超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域，其中，所述超声图像包括待跟踪的目标对象；
基于所述目标图像区域确定所述超声装置的移动速度，其中，所述移动速度根据超声装置采集的超声图像实时更新；
基于所述移动速度控制所述超声装置沿预设的扫描路径移动，以跟踪所述目标对象。
2.根据权利要求1所述超声跟踪方法，其特征在于，所述获取超声装置采集的目标血管的超声图像之前，所述方法还包括：
当目标对象进入目标血管时，控制超声装置沿预设的扫描路径向靠近目标对象方向运动并采集超声图像；
当超声图像包括目标对象且目标对象所对应的目标图像区域位于超声图像边缘时，获取超声装置所处位置以得到目标位置，以便基于目标位置控制超声探头的移动范围。
3.根据权利要求2所述超声跟踪方法，其特征在于，在超声探头向靠近目标对象方向移动的过程中，所述目标位置为超声探头的终点位置。
4.根据权利要求1所述超声跟踪方法，其特征在于，所述基于所述目标图像区域确定所述超声装置的移动速度具体包括：
获取目标图像区域的目标图像边缘，及超声图像对应的目标位置，其中，目标图像边缘为目标图像区域中靠近超声装置移动方向的图像边缘；
基于所述目标图像边缘以及所述目标位置，确定所述目标对象与所述目标位置之间的目标距离；
基于所述目标距离，确定所述超声装置的移动速度。
5.根据权利要求4所述超声跟踪方法，其特征在于，所述目标位置为所述超声图像的图像中心点。
6.根据权利要求1所述超声跟踪方法，其特征在于，所述超声装置的运动方向与所述目标对象的运动方向朝向同一侧，且在目标对象的运动方向上超声探头位于目标对象的前方。
7.根据权利要求1所述超声跟踪方法，其特征在于，所述超声探头装配有压力检测装置，所述基于所述移动速度控制所述超声装置沿预设的扫描路径移动的过程中，所述方法还包括：
通过压力检测装置获取候选压力值；
当候选压力值未处于预设压力范围内时，控制超声探头沿超声发射方向移动，以使得候选压力值包含于预设压力范围内。
8.一种超声跟踪系统，其特征在于，所述系统包括：
超声装置，用于扫描目标血管的超声图像，其中，所述超声图像包括待跟踪的目标对象；
数据处理装置，用于获取超声装置采集的目标血管的超声图像，并基于所述超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域；基于所述超声图像确定所述目标对象对应的目标图像区域，并基于所述目标图像区域确定所述超声装置的移动速度；基于所述移动速度控制所述超声装置沿预设的扫描路径移动，以跟踪所述目标对象，其中，所述移动速度根据超声装置采集的超声图像实时更新。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1-7任意一项所述的超声跟踪方法中的步骤。
10.一种超声设备，其特征在于，包括：处理器、存储器及通信总线；所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；
所述通信总线实现处理器和存储器之间的连接通信；
所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如权利要求1-7任意一项所述的超声跟踪方法中的步骤。
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