CN113576524A - 一种成像模式自动切换方法、装置及超声成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种成像模式自动切换方法、装置及超声成像系统，方法包括：探头运动检测步骤，用于对探头的运动信息进行检测；模式切换决策步骤，根据当前成像模式以及所述探头运动检测结果，判定是否进行成像模式切换以及如何切换；成像模式切换步骤，根据所述成像模式切换决策结果，调整成像模式和对应的扫查时序，完成成像模式切换。本发明在完成一个部位检查，进入到下一个部位检查时，从组合成像模式切换到B型成像模式无需通过按键操作，而是根据探头的运动情况，自动进行成像模式切换，减少了按键操作，缩减了临床检查时间，从而有效提升医生的检查效率。

Description

一种成像模式自动切换方法、装置及超声成像系统

技术领域

本发明涉及医学超声成像领域，特别是涉及一种成像模式自动切换方法、装置及超声成像系统。

背景技术

超声成像作为一种实时和多模式的成像技术，在临床检查中正发挥越来越重要的作用。超声成像是通过波束合成方法按照一定时序对各个方位进行扫查，每个方位形成一条扫查线，不同成像模式对应的扫查时序不同。超声成像系统的主要成像模式包括：B(Brightness)型成像，为二维灰阶成像，主要观察组织的二维结构信息，每帧B型图像由数百条扫查线构成，是最常用的成像模式；彩色血流CFM(Color Flow Mapping)成像模式，为血流的彩色编码成像，用于观察组织的二维血流分布和灌注情况，需要与B型成像配合使用，即首先在B型图像上找到感兴趣区域，然后再激活CFM模式，观察感兴趣区域的血流分布和灌注情况；M(Motion)型成像，为一种灰阶成像，用于记录B型成像上某一扫查线方位的组织随着时间的运动情况，需要与B型成像配合使用，首先在B型图像找到并选择感兴趣的扫查方位，然后再激活M型成像模式，观察该感兴趣方位随时间的运动情况；PW(PulsedWave)，为一种频谱成像，用于观察某一感兴趣区域的运动情况，主要用于观察组织或慢速血流的运动信息，需要与B型成像配合使用，首先在B型图像上找到并选择感兴趣区域，即调节取样容积的位置和大小，然后再激活PW模式观察感兴趣区域的运动情况；CW(ContinuedWave)，为一种频谱成像，用于观察某一感兴趣扫查方位上的运动情况，主要用于观察高速血流信息，需要与B型成像配合使用，首先在B型图像上找到并选择感兴趣方位，然后再激活CW模式，观察感兴趣方位的高速血流运动情况。

综上所述，B型成像模式是超声成像系统中一种基本成像模式，医生在临床检查时，往往是首先激活探头进入B型成像模式，获取二维组织结构信息，该模式能够起到整体观察和定位的作用。在B型成像模式下定位感兴趣区域，如果医生想进一步观察感兴趣区域的其它信息，可以开启相应的成像模式，与B型成像模式形成组合成像模式。在组合成像模式下，成像帧频往往较低，当探头快速移动时，往往会造成图像模糊和伪像出现。所以当检查完一个部位，切换到另一个部位进行检查时，医生往往要关闭组合成像模式，重新切换到B型成像模式，然后再移动探头，并按照上述操作过程开启一个新部位的检查。所以目前的检查过程是：激活探头进入B型成像模式→开始某部位检查→开启组合成像模式→观察该检查部位的另一个切面→重新切换到B型成像模式→开始另一个部位的检查。在此过程中，医生经常需要双手配合，往往是右手握持探头进行扫查，左手控制键盘上的成像模式切换按键，并且在进行按键操作时还要用眼睛先观察按键的位置，然后才能进行按键操作，频繁的成像模式切换影响了检查效率。如果能减少上述的按键操作，医生的检查效率一定会大幅提升，同时医生的劳动强度也会有效降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种成像模式自动切换方法、装置及超声成像系统，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种成像模式自动切换方法，包括以下步骤：

探头运动检测步骤，对探头的运动信息进行检测；

模式切换决策步骤，根据当前成像模式以及探头运动检测的结果，判定是否进行成像模式切换以及如何切换；

成像模式切换步骤，根据所述模式切换决策的结果，调整成像模式和对应的扫查时序，完成成像模式切换。

进一步地，所述探头运动检测的具体方法为：

感知方位信息，感知探头在长轴、短轴和中心线三个轴向的方位信息；

判定运动行为，比较当前探头的三个轴向方位与之前方位的差异，若三个所述轴向方位中任意一个的差异大于给定阈值，则判定探头对应轴向方位发生了运动。上述阈值由医生设定。

进一步地，所述模式切换决策的具体方法为：

查询当前成像模式，若不是B型超声成像模式，则进一步判断探头的运动情况，若探头的三个轴向方位均发生运动，则将成像模式切换成所述B型超声成像模式。

进一步地，在所述判断是否切换模式的过程中，当探头至少有一个轴向未发生运动时，则不进行成像模式切换。

一种成像模式自动切换装置，包括：

探头运动检测模块，用于检测探头是否发生运动以及如何运动；

模式切换决策模块，基于当前成像模式以及所述探头运动检测模块的输出结果，判断是否进行模式切换；

扫查时序控制模块，用于控制成像模式的切换以及不同模式下的扫查时序。

进一步地，所述探头运动检测模块包括探头方位感知单元和探头运动判定单元；

所述探头方位感知单元，采用三轴陀螺仪实时感知探头的方位信息，所述三轴陀螺仪置于探头内部，其三个轴分别与探头的长轴、短轴和中心线方向平行，用于记录探头三个轴向的方位信息；

所述探头运动判定单元，用于比较当前探头的三个轴向方位与之前方位的差异，若三个所述轴向方位中任意一个的差异大于给定阈值，则判定探头该轴向方位发生了运动，并输出判定结果。

进一步地，所述模式切换决策模块包括当前成像模式监测单元和成像模式切换判定单元；

所述当前成像模式监测单元，用于记录和查询当前的成像模式；

所述成像模式切换判定单元，用于根据当前成像模式和探头运动情况判定是否进行成像模式切换，并输出成像模式切换指令。

一种超声成像系统，包括：

探头运动检测模块，用于检测探头是否发生运动以及如何运动；

模式切换决策模块，基于当前成像模式以及所述探头运动检测模块的输出结果，判断是否进行模式切换；

扫查时序控制模块，用于控制成像模式的切换以及不同模式下的扫查时序；

发射模块，用于对人体发射超声波；

接收模块，用于接收人体反射回来的超声波，并进行滤波、解调，获得回波信号；

图像处理模块，用于处理所述回波信号，获得图像；

显示模块，用于显示所述图像。

本发明公开了以下技术效果：

本发明在完成一个部位检查，进入到下一个部位检查时，从组合成像模式切换到B型成像模式无需通过按键操作，而是根据探头的运动情况，自动进行成像模式切换，减少了按键操作，缩减了临床检查时间，从而有效提升医生的检查效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出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为本发明实施例中的超声成像系统的原理性示意图；

图2为本发明实施例中的成像模式自动切换装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中的陀螺仪安装位置示意图；

图4为本发明实施例中的模式切换决策流程图；

图5为本发明实施例中的扫查时序控制模块的结构示意图；

图6为本发明实施例中的成像模式自动切换方法的流程图；

附图标记：

图1：110-超声探头，120-发射模块，130-接收模块，140-图像处理模块，150-显示模块，200-成像模式自动切换装置；

图2：210-探头运动检测模块，220-模式切换决策模块，230-扫查时序控制模块，211-探头方位感知单元，212-探头运动判定单元；

图6：S610-探头运动检测步骤，S620-模式切换决策步骤，S630-成像模式切换步骤。

具体实施方式

本发明中所述的术语应理解为仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明一种实施例的超声成像系统的原理性示意图。如图1所示，本发明提供的超声成像系统包括超声探头110、发射模块120、接收模块130、图像处理模块140、显示模块150以及成像模式自动切换装置200。

具体地，发射模块120通过超声探头110发射超声波进入人体，经人体的组织反射后，被接收模块130接收并进行滤波和解调处理，解调后的回波信号经过图像处理模块140进行扫描变换、空间复合和帧相关处理得到图像数据，最后图像数据送到显示模块150进行显示。其中发射模块120和接收模块130在成像模式自动切换装置200的控制下进行协同工作，成像模式自动切换装置200是整个超声成像系统的时序控制中心，模式切换和扫查时序控制均由该装置完成。

图2为本发明一种实施方式的成像模式自动切换装置的结构示意图。如图2所示，本发明提供的成像模式自动切换装置200包括：探头运动检测模块210、模式切换决策模块220和扫查时序控制模块230。

具体地，探头运动检测模块210由探头方位感知单元211和探头运动判定单元212构成，这两个单元均位于探头内部，用于检测探头是否发生运动以及如何运动；探头方位感知单元211，采用三轴陀螺仪实时感知探头的方位信息，陀螺仪置于探头内部，如图3所示，图中的黑点表示陀螺仪的中心点，陀螺仪的三个轴分别与探头的长轴方向x、短轴方向y和中心线方向z平行，能够感知探头三个轴的方位信息；探头运动判定单元212，比较当前探头的三个轴向方位与之前方位的差异，三个轴向方位分别设定方位差阈值，该阈值由医生设定。如果方位差的绝对值大于所设定的阈值，则判定探头该轴向方位发生了运动，并输出判定结果。上述探头方位读取、比较和判定逻辑采用单片机实现。

模式切换决策模块220根据当前成像模式以及探头运动检测模块的输出结果，判定是否进行模式切换以及如何切换。具体的模式切换决策流程如图4所示，如果当前模式为B型成像模式，则不进行模式切换；如果当前模式为组合成像模式，则需根据探头运动检测模块210的输出进一步判断探头的运动情况，若存在至少一个轴向方位没有发生运动，说明探头的运动范围很小，则判定医生仍停留在当前检查部位，不进行模式切换，若三个轴向方位均发生了运动，说明探头的运动范围较大，则判定医生已经改变了检查部位，需要将成像模式从组合成像模式切换为B型成像模式，并输出相应的模式切换指令到扫查时序控制模块230。以上判定逻辑采用现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array)实现。

扫查时序控制模块230，用于控制成像模式切换以及不同模式下的扫查时序，并将相应的扫查时序控制信号发送给发射模块120和接收模块130，该模块由现场可编程门阵列FPGA和参数存储器构成，如图5所示。存储器中存储着所有成像模式的参数，FPGA从该存储器中检索并读取当前模式及当前扫查线对应的参数，参数包括发射频率、发射脉冲数、扫查深度，根据这些参数产生相应的扫查时序控制信号。该模块对所有的成像模式进行统一编号，每种成像模式对应一个序号，上述参数存储器的高位地址由当前成像模式的序号来索引，低位地址由FPGA中计数器的输出来索引，这样模式切换操作通过改变成像模式序号即可完成，成像模式序号的切换根据模式切换决策模块220的输出指令来执行。

本发明还提供了实现成像模式自动切换的具体方法，如图6所示，步骤包括：

探头运动检测步骤S610，用于对探头的运动信息进行检测；

模式切换决策步骤S620，根据当前成像模式以及上述探头运动检测结果，判定是否进行成像模式切换以及如何切换；

成像模式切换步骤S630，根据上述成像模式切换决策结果，调整成像模式和对应的扫查时序，完成成像模式切换。

进一步地，探头运动检测步骤S610包括：

探头方位感知步骤，采用陀螺仪感知探头长轴、短轴和中心线三个轴向的方位信息；

探头运动判定步骤，比较当前探头的三个轴向方位与之前方位的差异，若三个所述轴向方位中任意一个的差异大于给定阈值，则判定探头对应轴向方位发生了运动。上述方位差阈值由医生设定。

进一步地，模式切换决策步骤S620包括：

查询当前的成像模式，若为B型成像模式则不进行模式切换，否则进入下一个步骤；

判断探头的运动情况，若存在至少一个轴向方位没有发生运动，则不进行模式切换，否则成像模式切换为B型成像模式。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在基于本发明设计思想的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应属于本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种成像模式自动切换方法，其特征在于，包括：

探头运动检测步骤，对探头的运动信息进行检测；

模式切换决策步骤，根据当前成像模式以及所述探头运动检测的结果，判定是否进行成像模式切换以及如何切换；

成像模式切换步骤，根据所述模式切换决策的结果，调整成像模式和对应的扫查时序，完成成像模式切换。

2.根据权利要求1所述的成像模式自动切换方法，其特征在于，所述探头运动检测的具体方法为：

感知方位信息，感知探头在长轴、短轴和中心线三个轴向的方位信息；

判定运动行为，比较当前探头的三个轴向方位与之前方位的差异，若三个所述轴向方位中任意一个的差异大于给定阈值，则判定探头的对应轴向方位发生了运动。

3.根据权利要求1所述的成像模式自动切换方法，其特征在于，所述模式切换决策的具体方法为：

查询当前成像模式，若不是B型超声成像模式则进一步判断探头的运动情况，若探头的三个轴向方位均发生运动，则将成像模式切换成所述B型超声成像模式。

4.根据权利要求3所述的成像模式自动切换方法，其特征在于：在所述判断是否切换模式的过程中，当探头至少有一个轴向未发生运动时，则不进行成像模式切换。

5.一种成像模式自动切换装置，其特征在于，包括：

探头运动检测模块，用于检测探头是否发生运动以及如何运动；

模式切换决策模块，基于当前成像模式以及所述探头运动检测模块的输出结果，判断是否进行模式切换；

扫查时序控制模块，用于控制成像模式的切换以及不同模式下的扫查时序。

6.根据权利要求5所述的成像模式自动切换装置，其特征在于：所述探头运动检测模块包括探头方位感知单元和探头运动判定单元；

所述探头方位感知单元，采用三轴陀螺仪实时感知探头的方位信息，所述三轴陀螺仪置于探头内部，其三个轴分别与探头的长轴、短轴和中心线方向平行，用于记录探头三个轴向的方位信息；

所述探头运动判定单元，用于比较当前探头的三个轴向方位与之前方位的差异，若三个所述轴向方位中任意一个的差异大于给定阈值，则判定探头的对应轴向方位发生了运动，并输出判定结果。

7.根据权利要求5所述的成像模式自动切换装置，其特征在于：

所述模式切换决策模块包括当前成像模式监测单元和成像模式切换判定单元；

所述当前成像模式监测单元，用于记录和查询当前的成像模式；

所述成像模式切换判定单元，用于根据当前成像模式和探头运动情况判定是否进行成像模式切换，并输出成像模式切换指令。

8.一种超声成像系统，其特征在于，包括：

探头运动检测模块，用于检测探头是否发生运动以及如何运动；

模式切换决策模块，基于当前成像模式以及所述探头运动检测模块的输出结果，判断是否进行模式切换；

扫查时序控制模块，用于控制成像模式的切换以及不同模式下的扫查时序；

发射模块，用于对人体发射超声波；

接收模块，用于接收人体反射回来的超声波，并进行滤波、解调，获得回波信号；

图像处理模块，用于处理所述回波信号，获得图像；

显示模块，用于显示所述图像。

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