CN114886461A - 基于增强现实的超声显示系统及方法 - Google Patents

基于增强现实的超声显示系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于增强现实的超声显示系统及方法，其中，基于增强现实的超声显示系统包括超声探测装置和AR装置，超声探测装置包括超声探头和与超声成像模块，超声探头用于对目标对象实时进行超声扫描，超声成像模块用于根据超声探头采集的超声数据生成并输出超声图像；AR装置用于实时获取其可视空间内的现实场景图像和实时接收超声图像，将实时的超声图像投放在现实场景图像中，以及将投放有超声图像的现实场景图像显示在佩戴者的视线，佩戴者通过AR装置能够同时观察到现实场景和实时的超声图像，实现穿刺过程中的可视化操作，无需频繁转换视野，有利于佩戴者根据实时的超声图像对穿刺部位进行判断，从而能够有效提高穿刺的准确性和效率。

Description

基于增强现实的超声显示系统及方法
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种基于增强现实的超声显示系统及方法。
背景技术
目前在临床上进行透析、体外循环支持、进行快速补液及血流动力学监测等诊治过程中常需要对病人各部位动、静脉血管(颈内动静脉、股动静脉等)进行穿刺操作。目前常用手段为通过床旁的超声显示设备的超声影像了解血管大致位置及深度，在穿刺时跟踪穿刺针回声影像引导穿刺。此方式存在以下缺点：
超声显示图像以二维画面显示在超声设备显示屏幕上，在穿刺部位上并无影像进行空间定位，操作者进行穿刺时难以把握进针角度及深度，视野需要在穿刺部位与超声显示屏幕上来回转换，反复观察穿刺针与穿刺部位的实时相对位置，使操作者难以准确定位穿刺的位置、深度和方向，工作效率低下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于增强现实的超声显示系统及方法，能够避免佩戴者的视野在穿刺部位与屏幕上来回切换，能够有效提高穿刺的准确性和效率。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于增强现实的超声显示系统，包括：
超声探测装置，包括超声探头和与所述超声探头连接的超声成像模块，所述超声探头用于对目标对象实时进行超声扫描，所述超声成像模块用于根据所述超声探头采集的超声数据生成并输出超声图像；以及
AR装置，与所述超声成像模块通信连接，所述AR装置用于实时获取其可视空间内的现实场景图像和实时接收所述超声图像，将实时的所述超声图像投放在所述现实场景图像中，以及将投放有所述超声图像的所述现实场景图像显示在佩戴者的视线。
可选的，所述AR装置被配置为获取所述超声探头在所述现实场景图像中的实时位置并将实时接收的所述超声图像投放在所述现实场景图像中的超声探头的一侧，使所述超声图像在所述现实场景图像中实时跟随所述超声探头的位置移动。
可选的，所述AR装置包括：
获取模块，与所述超声成像模块通信连接，所述获取模块用于实时获取所述超声图像；
定位模块，所述定位模块用于获取所述超声探头在所述现实场景图像中的位置；
投放模块，与所述获取模块和所述定位模块连接，所述投放模块用于将实时获取的所述超声图像投放于所述超声探头的一侧以使所述超声图像在所述现实场景图像中实时跟随所述超声探头的位置移动。
可选的，所述AR装置还包括：
调节模块，所述调节模块用于调节投放在所述现实场景图像中的所述超声图像的大小和透明度。
可选的，所述超声显示系统还包括穿刺辅助装置，所述穿刺辅助装置用于在所述现实场景图像中至少添加引线、点、角度中之一者进行辅助穿刺定位。
可选的，所述穿刺辅助装置包括：
识别模块，所述识别模块用于根据实时接收的所述超声图像识别所述目标对象的病灶；
处理模块，所述处理单元用于根据所述病灶和所述超声探头的位置获取穿刺点在所述现实场景图像中的位置；
标记模块，所述标记模块用于根据所述穿刺点的位置将所述穿刺点标记于所述现实场景图像中。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种基于增强现实的超声显示方法，由AR装置执行，所述AR装置与超声探测装置可建立通信连接，所述超声显示方法包括：
实时获取所述AR装置的可视空间内的现实场景图像；
实时接收所述超声探测装置输出的超声图像，所述超声图像根据超声探头实时采集的超声数据生成；
将实时接收的所述超声图像投放在所述现实场景图像中；
将投放有所述超声图像的所述现实场景图像显示在佩戴者的视线。
可选的，实时获取所述AR装置的可视空间内的现实场景图像；
实时接收所述超声探测装置输出的超声图像，所述超声图像根据超声探头实时采集的超声数据生成；
将实时接收的所述超声图像投放在所述现实场景图像中；
将投放有所述超声图像的所述现实场景图像显示在佩戴者的视线。
本发明的基于增强现实的超声显示系统中，通过AR装置实时接收的超声图像投放在现实场景图像中，并将投放有超声图像的现实场景图像显示在佩戴者的视线中，佩戴者通过AR装置能够同时观察到现实场景和实时的超声图像，实现穿刺过程中的可视化操作，无需频繁转换视野，有利于佩戴者根据实时的超声图像对穿刺部位进行判断，从而能够有效提高穿刺的准确性和效率。
附图说明
图1是本发明实施例基于增强现实的超声显示系统的模块图。
图2是本发明实施例现实场景图像的示意图。
图3是本发明实施例AR装置的模块图。
图4是本发明实施例穿刺辅助装置的模块图。
具体实施方式
为了详细说明本发明的技术内容、构造特征、实现的效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
如图1至图4所示，本发明实施例提供了一种基于增强现实的超声显示系统，包括超声探测装置10和AR装置20。
超声探测装置10包括超声探头11和超声成像模块12，超声探头11用于对目标对象实时进行超声扫描，超声成像模块12用于根据超声探头11采集的超声数据生成并输出超声图像。
AR装置20与超声成像模块12通信连接，AR装置20用于实时获取其可视空间内的现实场景图像和实时接收超声图像，将实时的超声图像投放在现实场景图像中，以及将投放有超声图像的现实场景图像显示在佩戴者的视线中。
本发明实施例的基于增强现实的超声显示系统中，通过AR装置20实时接收的超声图像投放在现实场景图像中，并将投放有超声图像的现实场景图像显示在佩戴者的视线中，佩戴者通过AR装置20能够同时观察到现实场景和实时的超声图像，实现穿刺过程中的可视化操作，无需频繁转换视野，有利于佩戴者根据实时的超声图像对穿刺部位进行判断，从而能够有效提高穿刺的准确性和效率。
需要说明的是，“可视空间”是指佩戴者通过AR装置20可以看到的视野范围内的空间，可视空间随着佩戴者的移动、转动会发生变化；“现实场景图像”是指AR装置20对其可视空间进行拍摄获取的图像，“现实场景图像”可以是AR装置20对整个可视空间进行拍摄获取的图像，也可以是AR装置20对可视空间内的部分区域进行拍摄获取的图像。当然，可以理解的是，AR装置20始终将超声探头拍摄在“现实场景图像”中。
可以理解的是，AR装置20可以包括头戴式设备(比如AR眼镜)，医生、护士等进行穿刺操作的人员佩戴头戴式设备，头戴式设备用于实时获取其可视空间内的现实场景图像，以及将投放有超声图像的现实场景图像显示在佩戴头戴式设备的人员的视线中。
可以理解的是，可以通过计算机程序、软件等对AR装置接收的超声图像进行处理以将超声图像投放在现实场景图像中。
比如，以图2为例进行说明，佩戴者或其他人员手持超声探头11对手腕部进行超声扫描，通过AR装置20实时获取超声探头11进行扫描的现实场景图像和超声图像，AR装置20将超声图像投放在现实场景图像中并将投放有超声图像的现实场景图像显示在佩戴者的视线中，使佩戴者通过AR装置20能够同时观察到现实场景和超声图像。当然，AR装置20不以图2为限，根据超声探头11的扫描区域进行拍摄。
在一些实施例中，AR装置20被配置为获取超声探头11在现实场景图像中的实时位置并将实时接收的超声图像投放在现实场景图像中的超声探头11的一侧(如图2所示)，使超声图像在现实场景图像中实时跟随超声探头11的位置移动，能够更有利于佩戴者判断穿刺部位。当然，本发明实施例中对超声图像在现实场景图像中的投放位置不作限制，只要能够使佩戴者同时观察到现实场景和超声图像即可。
具体而言，如图2和图3所示，AR装置20包括获取模块21、定位模块22和投放模块23，获取模块21与超声成像模块12通信连接，获取模块21用于实时获取超声图像，定位模块22用于获取超声探头11在现实场景图像中的位置，投放模块23与获取模块21和定位模块22连接，投放模块23用于将实时获取的超声图像投放于超声探头11的一侧以使超声图像在现实场景图像中实时跟随超声探头11的位置移动。通过定位模块22对超声探头11进行定位，从而投放模块23能够将超声图像投放在超声探头11的一侧。其中，超声图像可以投放在超声探头11的前侧、后侧、左侧、右侧或上侧，只要能够完整地显示在现实场景图像中供佩戴者查看即可。
如图3所示，为了方便佩戴者，AR装置20还包括调节模块24，调节模块24用于调节投放在现实场景图像中的超声图像的大小和透明度，使佩戴者能够根据自身习惯和需求对投放在现实场景图像中的超声图像的大小和透明度进行调节。当佩戴者将超声图像调节为具有一定透明度时，能够防止超声图像遮挡现实场景图像的部分区域，从而更有利于佩戴者对穿刺部位的判断。调节模块24可以包括内置的计算机程序，调节模块24可以接收通过按键或触摸屏等等向其发送的指令对超声图像投放在现实场景图像中的大小和透明度进行调节。
在一些实施例中，超声显示系统还包括穿刺辅助装置30，穿刺辅助装置30用于在现实场景图像中至少添加引线、点、角度中之一者进行辅助穿刺定位，使佩戴者能够根据添加的引线、点或角度对目标对象进行穿刺操作，进一步提高穿刺的准确性和效率。
如图4所示，穿刺辅助装置30包括识别模块31、处理模块32和标记模块33，识别模块31用于根据实时接收的超声图像识别目标对象的病灶，处理单元用于根据病灶和超声探头11的位置获取穿刺点在现实场景图像中的位置。
具体地，超声探头11对目标对象进行实时扫描，识别模块31对实时接收到的超声图像进行图像识别，当识别到超声图像中包含有病灶时，佩戴者同时也能够观察到投放在现实场景图像中的超声图像包含病灶，佩戴者可以停止移动超声探头11，使超声探头11始终扫描病灶区域，处理模块32此时获取病灶和超声探头11的位置，进行计算处理，计算出适于穿刺的穿刺点位置，穿刺点不限于一个，标记模块33根据处理模块32计算出的穿刺点位置在现实场景图像中进行标记，从而使佩戴者能够根据标记的穿刺点对病灶进行穿刺操作。当然，标记模块33还可以通过在现实场景图像中添加引线、角度(比如进针角度等)以进行辅助穿刺。
本发明实施例还提供了一种基于增强现实的超声显示方法，由AR装置20执行，AR装置20与超声探测装置可建立通信连接，超声现实方法包括：
实时获取AR装置20的可视空间内的现实场景图像；
实时接收超声探测装置输出的超声图像，超声图像根据超声探头11实时采集的超声数据生成；
将实时接收的超声图像投放在现实场景图像中；
将投放有超声图像的现实场景图像显示在佩戴者的视线中。
本发明实施例的基于增强现实的超声显示方法中，AR装置20实时接收的超声图像投放在现实场景图像中，并将投放有超声图像的现实场景图像显示在佩戴者的视线中，佩戴者通过AR装置20能够同时观察到现实场景和实时的超声图像，实现穿刺过程中的可视化操作，无需频繁转换视野，有利于佩戴者根据实时的超声图像对穿刺部位进行判断，从而能够有效提高穿刺的准确性和效率。
可以理解的是，本发明实施例中的超声显示方法的先后顺序不以上述描述顺序为限，超声显示方法既可以先获取AR装置的可视空间内的现实场景图像再获取超声图像，也可以先获取超声图像再获取现实场景图像。而由于现实场景图像和超声图像均在实时更新，还可以交替更换获取现实场景图像和超声图像的先后顺序。
进一步地，步骤“将实时接收的超声图像投放在现实场景图像中”包括：
获取超声探头11在现实场景图像中的位置；
将实时接收的超声图像投放在现实场景图像中的超声探头11的一侧，使超声图像在现实场景图像中实时跟随超声探头11的位置移动。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，其作用是方便本领域的技术人员理解并据以实施，当然不能以此来限定本发明的之权利范围，因此依本发明的申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明的所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种基于增强现实的超声显示系统，其特征在于，包括：
超声探测装置，包括超声探头和与所述超声探头连接的超声成像模块，所述超声探头用于对目标对象实时进行超声扫描，所述超声成像模块用于根据所述超声探头采集的超声数据生成并输出超声图像；以及
AR装置，与所述超声成像模块通信连接，所述AR装置用于实时获取其可视空间内的现实场景图像和实时接收所述超声图像，将实时的所述超声图像投放在所述现实场景图像中，以及将投放有所述超声图像的所述现实场景图像显示在佩戴者的视线中。
2.根据权利要求1所述的基于增强现实的超声显示系统，其特征在于，所述AR装置被配置为获取所述超声探头在所述现实场景图像中的实时位置并将实时接收的所述超声图像投放在所述现实场景图像中的超声探头的一侧，使所述超声图像在所述现实场景图像中实时跟随所述超声探头的位置移动。
3.根据权利要求1或2所述的基于增强现实的超声显示系统，其特征在于，所述AR装置包括：
获取模块，与所述超声成像模块通信连接，所述获取模块用于实时获取所述超声图像；
定位模块，所述定位模块用于获取所述超声探头在所述现实场景图像中的位置；
投放模块，与所述获取模块和所述定位模块连接，所述投放模块用于将实时获取的所述超声图像投放于所述超声探头的一侧以使所述超声图像在所述现实场景图像中实时跟随所述超声探头的位置移动。
4.根据权利要求3所述的基于增强现实的超声显示系统，其特征在于，所述AR装置还包括：
调节模块，所述调节模块用于调节投放在所述现实场景图像中的所述超声图像的大小和透明度。
5.根据权利要求1所述的基于增强现实的超声显示系统，其特征在于，还包括穿刺辅助装置，所述穿刺辅助装置用于在所述现实场景图像中至少添加引线、点、角度中之一者进行辅助穿刺定位。
6.根据权利要求5所述的基于增强现实的超声显示系统，其特征在于，所述穿刺辅助装置包括：
识别模块，所述识别模块用于根据实时接收的所述超声图像识别所述目标对象的病灶；
处理模块，所述处理单元用于根据所述病灶和所述超声探头的位置获取穿刺点在所述现实场景图像中的位置；
标记模块，所述标记模块用于根据所述穿刺点的位置将所述穿刺点标记于所述现实场景图像中。
7.一种基于增强现实的超声显示方法，由AR装置执行，所述AR装置与超声探测装置可建立通信连接，其特征在于，所述超声显示方法包括：
实时获取所述AR装置的可视空间内的现实场景图像；
实时接收所述超声探测装置输出的超声图像，所述超声图像根据超声探头实时采集的超声数据生成；
将实时接收的所述超声图像投放在所述现实场景图像中；
将投放有所述超声图像的所述现实场景图像显示在佩戴者的视线中。
8.根据权利要求7所述的基于增强现实的超声显示方法，其特征在于，所述“将实时接收的所述超声图像投放在所述现实场景图像中”包括：
获取所述超声探头在所述现实场景图像中的位置；
将实时接收的所述超声图像投放在所述现实场景图像中的所述超声探头的一侧，使所述超声图像在所述现实场景图像中实时跟随所述超声探头的位置移动。
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