CN115886877A - 超声扫查的引导方法和超声成像系统 - Google Patents

Abstract

一种超声扫查的引导方法和超声成像系统，该方法包括：确定目标标准切面；基于目标标准切面确定扫查路径，扫查路径包括至少一个参考标准切面；通过超声探头采集超声图像数据，以实时确定超声探头的当前位置和当前姿态；根据当前位置、当前姿态和扫查路径生成引导信息，以引导用户将超声探头移动到下一个参考标准切面对应的位置和姿态；当超声探头到达最后一个参考标准切面对应的位置和姿态时，生成引导信息，以引导用户将超声探头移动到目标标准切面对应的位置和姿态；当超声探头到达目标标准切面对应的位置和姿态后，采集目标标准切面的超声图像。本申请能够逐步引导用户寻找到目标标准切面的扫查位置，提高成像质量和扫查效率。

Description

超声扫查的引导方法和超声成像系统

技术领域

本申请涉及超声成像技术领域，更具体地涉及一种超声扫查的引导方法和超声成像系统。

背景技术

超声仪器一般用于医生观察人体的内部组织结构，医生将超声探头放在人体器官对应的人体外表，可以得到该器官的超声图像。由于其安全、方便、无损、廉价等特点，已经成为医生诊断的主要辅助手段之一。在超声POC(point of care，即时医疗)领域，一些特征不明显或位置较难确定的超声切面往往需要遵循特定的打图路径来获取，采图过程的专业性较强，操作难度大，需要具有较强医学背景和临床经验的医生或专业人员才能胜任。

然而，由于POC领域许多用户都是非超声医生，打图手法并不熟练，寻找待扫查的标准切面的过程存在较大的盲目性，需要反复试探，整个操作过程比较耗时和繁琐，且POC中常用切面较多，让用户记忆每个切面的打图路径也比较困难。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本申请的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本申请实施例一方面提供了种超声扫查的引导方法，所述方法包括：确定待扫查的目标标准切面；基于所述目标标准切面确定扫查路径，所述扫查路径包括具有特定关联顺序的至少一个参考标准切面；通过超声探头采集超声数据，根据所述超声数据实时确定所述超声探头在所述扫查路径中的当前位置和所述超声探头的当前姿态；根据所述当前位置、所述当前姿态和所述扫查路径实时生成引导信息，以引导用户将所述超声探头从所述当前位置和所述当前姿态移动到所述扫查路径中下一个参考标准切面对应的位置和姿态；当所述超声探头到达最后一个参考标准切面对应的位置和姿态时，根据所述最后一个参考标准切面对应的位置和姿态与所述目标标准切面对应的位置和姿态实时生成引导信息，以引导用户将所述超声探头从所述最后一个参考标准切面对应的位置和姿态移动到所述目标标准切面对应的位置和姿态；当所述超声探头到达所述目标标准切面对应的位置和姿态后，采集所述目标标准切面的超声图像。

在一个实施例中，所述根据所述当前位置、所述当前姿态和所述扫查路径实时生成引导信息，包括：根据所述扫查路径确定距离所述当前位置最近的下一个参考标准切面；根据所述当前位置、所述当前姿态和所述下一个参考标准切面对应的位置和姿态生成导航路径；在所述超声探头向所述下一个参考标准切面移动的过程中，实时确定所述超声探头的位置和姿态与所述导航路径的偏差，根据所述偏差生成所述引导信息，以引导所述超声探头沿所述导航路径运动。

在一个实施例中，所述根据所述超声数据实时确定所述超声探头在所述扫查路径中的当前位置和所述超声探头的当前姿态，包括：实时识别所述超声数据中的至少两个特征结构，根据所述特征结构和所述特征结构在所述扫查路径中对应的位置和姿态，确定所述超声探头在所述扫查路径中的当前位置和所述超声探头的当前姿态。

在一个实施例中，所述实时识别所述超声数据中的至少两个特征结构，包括：调用预先构建的、所述扫查路径中的特征结构对应的识别模型，基于所述识别模型实时识别所述超声数据中包括的特征结构。

在一个实施例中，所述引导信息包括以下至少一种：图形信息、文字信息、声音信息、超声探头的振动信息。

在一个实施例中，所述引导信息包括以下至少一种：所述超声探头的移动方向、移动距离、旋转方向和旋转角度。

在一个实施例中，所述方法还包括：显示所述扫查路径，并标注出所述超声探头在所述扫查路径中的当前位置。

在一个实施例中，所述显示所述扫查路径包括：按照与所述目标标准切面之间的距离显示所述至少一个参考标准切面的名称。

在一个实施例中，所述显示所述扫查路径包括：显示人体三维模型，在所述人体三维模型中标注出所述至少一个参考标准切面，并标注出经过所述参考标准切面的顺序。

在一个实施例中，所述采集所述目标标准切面的超声图像，包括：采集所述目标标准切面的多帧超声图像；对所述目标标准切面的多帧超声图像的质量进行评估，根据所述质量选择待存储的目标标准切面的超声图像。

在一个实施例中，所述对所述目标标准切面的多帧超声图像的质量进行评估，根据所述质量选择待存储的目标标准切面的超声图像，包括：对所述多帧超声图像的成像质量进行评估，选择所述多帧超声图像中成像质量满足预设要求的至少两帧超声图像；对所述成像质量满足预设要求的至少两帧超声图像的内容质量进行评估，选择所述内容质量最高的至少一帧超声图像，以作为所述待存储的目标标准切面的超声图像。

在一个实施例中，所述目标标准切面包括臂丛神经的标准切面，所述参考标准切面包括甲状腺的标准切面。

本发明实施例第二方面提供一种超声扫查的引导方法，所述方法包括：确定目标组织的待扫查的目标标准切面；基于所述待扫查的目标标准切面确定扫查路径，所述扫查路径包括至少一个参考组织；通过超声探头采集第一超声数据，根据所述第一超声数据实时确定所述超声探头在所述扫查路径中的当前位置；根据所述当前位置和所述扫查路径生成第一引导信息，并实时输出所述第一引导信息，所述第一引导信息用于引导用户将所述超声探头从所述当前位置移动到下一个参考组织对应的位置；当所述超声探头到达最后一个参考组织对应的位置时，根据所述最后一个参考组织对应的位置与所述目标组织对应的位置实时生成引导信息，以引导用户将所述超声探头从所述最后一个参考组织对应的位置移动到所述目标组织对应的位置；在所述目标组织对应的位置处，通过所述超声探头采集所述目标组织的第二超声数据，并根据所述第二超声数据生成第二引导信息，所述第二引导信息用于引导用户将所述超声探头调节到所述目标组织的目标标准切面对应的预设位置和预设姿态；当所述超声探头到达所述预设位置和所述预设姿态后，采集所述目标标准切面的超声图像。

在一个实施例中，所述根据所述第二超声数据生成第二引导信息，包括：在所述第二超声数据中检测所述目标标准切面中包括的至少两个目标特征结构；根据所述至少两个目标特征结构之间的相对位置关系，确定所述预设位置和所述预设姿态；根据所述超声探头的当前位置与所述预设位置的偏差、以及所述超声探头的当前姿态与所述预设姿态的偏差，生成所述第二引导信息。

在一个实施例中，所述根据所述第一超声数据确定所述超声探头在所述扫查路径中的当前位置，包括：实时识别所述超声数据中的至少一个特征结构，根据所述特征结构和所述特征结构在所述扫查路径中对应的位置，确定所述超声探头在所述扫查路径中的当前位置。

在一个实施例中，所述方法还包括：显示所述扫查路径，并标注出所述超声探头在所述扫查路径中的当前位置。

在一个实施例中，所述显示所述扫查路径包括：按照与所述目标标准切面之间的距离显示所述至少一个参考组织的名称。

在一个实施例中，所述显示所述扫查路径包括：显示人体三维模型，在所述人体三维模型中标注出所述至少一个参考组织，并标注出经过所述参考组织的顺序。

本申请实施例的超声扫查的引导方法和超声成像系统能够逐步引导用户寻找到目标标准切面的最佳扫查位置，提高成像质量和扫查效率。

附图说明

通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1示出根据本申请一个实施例的超声成像系统的结构框图；

图2示出根据本申请一个实施例的超声扫查的引导方法的示意性流程图；

图3示出根据本申请一个实施例的目标标准切面和参考标准切面的示意图；

图4示出根据本申请一个实施例的坐标变换关系的示意图；

图5示出根据本申请另一个实施例的超声扫查的引导方法的示意性流程图。

具体实施方式

为了使得本申请的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。基于本申请中描述的本申请实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本申请的保护范围之内。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本申请能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本申请的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本申请，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本申请提出的技术方案。本申请的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本申请还可以具有其他实施方式。

下面，首先参考图1描述根据本申请一个实施例的超声成像系统，图1示出了根据本申请实施例的超声成像系统100的示意性结构框图。

如图1所示，超声成像系统100包括超声探头110、发射电路112、接收电路114、处理器116和显示器118。进一步地，超声成像系统还可以包括发射/接收选择开关120和波束合成模块122，发射电路112和接收电路114可以通过发射/接收选择开关120与超声探头110连接。

超声探头110包括多个换能器阵元，多个换能器阵元可以排列成一排构成线阵，或排布成二维矩阵构成面阵，多个换能器阵元也可以构成凸阵列。换能器阵元用于根据激励电信号发射超声波，或将接收的超声波转换为电信号，因此每个换能器阵元可用于实现电脉冲信号和超声波的相互转换，从而实现向被测对象的目标区域的组织发射超声波、也可用于接收经组织反射回的超声波回波。在进行超声检测时，可通过发射序列和接收序列控制哪些换能器阵元用于发射超声波，哪些换能器阵元用于接收超声波，或者控制换能器阵元分时隙用于发射超声波或接收超声波的回波。参与超声波发射的换能器阵元可以同时被电信号激励，从而同时发射超声波；或者，参与超声波束发射的换能器阵元也可以被具有一定时间间隔的若干电信号激励，从而持续发射具有一定时间间隔的超声波。

在超声成像过程中，处理器116控制发射电路112将经过延迟聚焦的发射脉冲通过发射/接收选择开关120发送到超声探头110。超声探头110受发射脉冲的激励而向被测对象的目标组织发射超声波束，经一定延时后接收从目标组织反射回来的带有组织信息的超声回波，并将此超声回波重新转换为电信号。接收电路114接收超声探头110转换生成的电信号，获得超声回波信号，并将这些超声回波信号送入波束合成模块122，波束合成模块122对超声回波数据进行聚焦延时、加权和通道求和等处理，然后送入处理器116。处理器116对超声回波信号进行信号检测、信号增强、数据转换、对数压缩等处理形成超声图像。处理器116得到的超声图像可以在显示器118上显示，也可以存储于存储器124中。

可选地，处理器116可以实现为软件、硬件、固件或其任意组合，并且可以使用单个或多个专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、单个或多个通用集成电路、单个或多个微处理器、单个或多个可编程逻辑器件、或者前述电路和/或器件的任意组合、或者其他适合的电路或器件。并且，处理器116可以控制所述超声成像系统100中的其它组件以执行本说明书中的各个实施例中的方法的相应步骤。

显示器118与处理器116连接，显示器118可以为触摸显示屏、液晶显示屏等；或者，显示器118可以为独立于超声成像系统100之外的液晶显示器、电视机等独立显示器；或者，显示器118可以是智能手机、平板电脑等电子设备的显示屏，等等。其中，显示器118的数量可以为一个或多个。

显示器118可以显示处理器116得到的超声图像。此外，显示器118在显示超声图像的同时还可以提供给用户进行人机交互的图形界面，在图形界面上设置一个或多个被控对象，提供给用户利用人机交互装置输入操作指令来控制这些被控对象，从而执行相应的控制操作。例如，在图形界面上显示图标，利用人机交互装置可以对该图标进行操作，用来执行特定的功能，例如在超声图像上绘制出感兴趣区域框等。

可选地，超声成像系统100还可以包括显示器118之外的其他人机交互装置，其与处理器116连接，例如，处理器116可以通过外部输入/输出端口与人机交互装置连接，外部输入/输出端口可以是无线通信模块，也可以是有线通信模块，或者两者的组合。外部输入/输出端口也可基于USB、如CAN等总线协议、和/或有线网络协议等来实现。

其中，人机交互装置可以包括输入设备，用于检测用户的输入信息，该输入信息例如可以是对超声波发射/接收时序的控制指令，可以是在超声图像上绘制出点、线或框等的操作输入指令，或者还可以包括其他指令类型。输入设备可以包括键盘、鼠标、滚轮、轨迹球、移动式输入设备(例如带触摸显示屏的移动设备、手机等等)、多功能旋钮等等其中之一或者多个的结合。人机交互装置还可以包括诸如打印机之类的输出设备。

超声成像系统100还可以包括存储器124，用于存储处理器执行的指令、存储接收到的超声回波、存储超声图像，等等。存储器可以为闪存卡、固态存储器、硬盘等。其可以为易失性存储器和/或非易失性存储器，为可移除存储器和/或不可移除存储器等。

应理解，图1所示的超声成像系统100所包括的部件只是示意性的，其可以包括更多或更少的部件。本申请对此不限定。

下面，将参考图2描述根据本申请实施例的超声扫查的引导方法。图2是本申请实施例的超声扫查的引导方法200的一个示意性流程图。

如图2所示，本申请一个实施例的超声扫查的引导方法200包括如下步骤：

在步骤S210，确定待扫查的目标标准切面；

在步骤S220，基于所述目标标准切面确定扫查路径，所述扫查路径包括具有特定关联顺序的至少一个参考标准切面；

在步骤S230，通过超声探头采集超声数据，根据所述超声数据实时确定所述超声探头在所述扫查路径中的当前位置和所述超声探头的当前姿态；

在步骤S240，根据所述当前位置、所述当前姿态和所述扫查路径实时生成引导信息，以引导用户将所述超声探头从所述当前位置和所述当前姿态移动到所述扫查路径中下一个参考标准切面对应的位置和姿态；

在步骤S250，当所述超声探头到达最后一个参考标准切面对应的位置和姿态时，根据所述最后一个参考标准切面对应的位置和姿态与所述目标标准切面对应的位置和姿态实时生成引导信息，以引导用户将所述超声探头从所述最后一个参考标准切面对应的位置和姿态移动到所述目标标准切面对应的位置和姿态；

在步骤S260，当所述超声探头到达所述目标标准切面对应的位置和姿态后，采集所述目标标准切面的超声图像。

本申请实施例的超声扫查的引导方法200能够引导用户经过至少一个参考标准切面移动到目标标准切面对应的最佳扫查位置，降低了目标标准切面的扫查难度，提高了目标标准切面的成像质量，降低了对超声扫查手法和经验方面的要求，同时能够为POC领域提供很好的临床教学工具。

具体地，在步骤S210，首先确定待扫查的目标标准切面。目标标准切面包含至少一个目标组织。其中，可以由用户手动输入或选择目标标准切面的名称，或者，也可以由用户手动输入或选择目标标准切面中包含的目标组织的名称，超声成像系统根据目标组织的名称确定包含目标组织的目标标准切面。在一些实施例中，可以在显示界面上显示人体解剖模型，接收用户通过人体解剖模型选择的目标标准切面或目标组织。在一些实施例中，还可以在选择检查模式时由超声成像系统自动选择目标标准切面。

之后，在步骤S220，基于目标标准切面确定扫查路径，扫查路径包括具有特定关联顺序的至少一个参考标准切面。扫查路径可以是根据先验解剖模型等预先导入的数据而自动制定的，其中包含按特定顺序排列的至少一个参考标准切面。参考标准切面中包含至少一个参考组织，参考标准切面对应的位置和姿态即能够扫查到参考标准切面对应的参考组织的位置和姿态。进一步地，当超声探头移动到参考标准切面对应的位置和姿态时，在通过超声探头采集到的超声图像中，参考组织的图像位于超声图像的特定位置。

目标标准切面通常为特征不明显或位置较难确定的切面，而参考标准切面为较容易获取的切面。例如，目标标准切面包括位置难以确定的臂丛神经的标准切面，与之对应的参考标准切面至少包括容易扫查的甲状腺的标准切面。参见图3，对于包含锁骨上入路臂丛神经的目标标准切面X来说，扫查路径中包括按顺序排列的参考标准切面A、B、C、D等，用户可以从较为容易获取的包含甲状腺的起始参考标准切面A开始，按照参考标准切面在扫查路径中的顺序移动或旋转超声探头，依次扫查B、C、D等参考标准切面，逐步寻找目标标准切面X对应的位置和姿态并完成采集。但需要注意的是，本发明实施例不限于必须从第一个参考标准切面开始扫查，若超声探头开始扫查的位置距离其他参考标准切面更接近，也可以从中间位置的参考标准切面开始引导用户到达目标标准切面。

示例性地，在确定扫查路径之后，还可以显示扫查路径，后续在确定超声探头在扫查路径中的当前位置之后，还可以在显示扫查路径的同时标注出超声探头在扫查路径中的当前位置。显示扫查路径的一种方式包括：按照与目标标准切面之间的距离显示至少一个参考标准切面的名称，该显示方式便于用户总览需要经历的参考标准切面及其顺序。显示扫查路径的另一种方式包括：显示人体三维模型，在人体三维模型中标注出至少一个参考标准切面，并标注出经过参考标准切面的顺序。该显示方式较为直观和形象，便于经验欠缺的用户确定超声探头的大体位置。

示例性地，在确定扫查路径时，还可以读取超声成像系统中预先设置的与目标标准切面对应的配置数据，并根据配置数据设置成像参数。配置数据包括成像方法及参数的设定、图像后处理的方法及参数的设定、图像显示的方法及参数的设定等。

在步骤S230，通过超声探头采集超声数据，根据超声数据实时确定超声探头在扫查路径中的当前位置和超声探头的当前姿态。示例性地，在通过超声探头采集超声数据时，可以采用上一步骤中确定的与目标标准切面对应的配置数据进行超声扫查。

其中，超声数据可以是二维超声数据，也可以是三维体数据；可以是静态的超声图像数据，也可以是动态的超声视频数据。二维超声图像数据的扫描是由超声探头发射不同的射线，每条射线由不同的点构成，一系列的射线构成一帧超声图像数据。三维体数据则是通过在扫描平面内采集一系列的二维图像，并依照其三维空间关系进行整合，实现三维空间的体数据采集。示例性地，超声探头可以包括容积探头或面阵探头。容积探头内部是由一维换能器阵元序列以及带动换能器阵元序列摆动的内置步进电机组成。步进电机可以使换能器阵元序列的扫描平面沿其法线方向来回摆动，实现三维空间的扫描。面阵探头则具有上千个阵元，以矩阵的形式排列，可以向三维空间的不同方向直接进行超声波的发射与接收，实现快速的体数据采集。各扫描平面采集得到的二维图像按照其空间关系进行图像重建，根据各平面的空间位置进行坐标转换，插值获得三维体数据中各点的体素值。

由于超声数据中包含的信息取决于超声探头的位置和姿态，因此，根据超声图像能够实时确定超声探头在扫查路径中的当前位置和超声探头的当前姿态，即当前帧超声数据对应的超声探头的位置和姿态。具体地，可以实时识别超声数据中的至少两个特征结构，根据特征结构与特征结构在扫查路径中对应的位置和姿态确定超声探头在扫查路径中的当前位置和超声探头的当前姿态。

其中，可以调用预先构建的、特征结构对应的识别模型，基于识别模型实时识别超声数据中包括的特征结构。基于识别模型识别特征结构主要包括采用机器学习的方法学习数据库中可以区别特征结构区域和非特征结构区域的特征或规律，再根据学习到的特征或规律对待识别的超声图像中的特征结构进行识别。

在识别特征结构时，可以采用传统的基于滑窗的方法，首先对滑窗内的区域进行特征提取，特征提取方法可以是传统的PCA、LDA、Harr特征、纹理特征等，也可以采用深度神经网络来进行特征提取，然后将提取到的特征和数据库进行匹配，用KNN、SVM、随机森林、神经网络等判别器进行分类，确定当前滑窗是否包含特征结构，以及特征结构的类别。

或者，也可以基于深度学习的Bounding-Box(边界框)方法对特征结构进行检测识别。具体地，通过堆叠基层卷积层和全连接层构成的神经网络来对构建的数据库进行特征的学习和参数的回归，对于输入的超声图像，可以通过神经网络直接回归出对应的感兴趣区域的边界框，同时获取其感兴趣区域内组织结构的类别，神经网络包括R-CNN,Fast R-CNN、Faster-RCNN、SSD、YOLO等。

或者，也可以采用基于深度学习的端到端的语义分割网络方法识别特征结构，该类方法与基于深度学习的边界框的方法类似，不同点在于，构建神经网络时将全连接层去除，加入上采样或者反卷积层来使得输入与输出的尺寸相同，从而直接得到输入的超声图像中的特征结构所在的区域及其相应类别，语义分割神经网络包括FCN、U-Net、Mask R-CNN等。

除了上述方法之外，还可以采用任意方法来对特征结构进行定位，再根据定位结果额外设计分类器判断其类别。具体地，首先对感兴趣区域进行特征提取，特征提取方法可以是传统的PCA、LDA、Harr特征、纹理特征等，也可以采用深度神经网络来进行特征提取，然后将提取到的特征和数据库进行匹配，用KNN、SVM、随机森林、神经网络等判别器进行分类。

通过上述方法构建识别模型后，可以将识别模型存放于数据库中，确定扫查路径后，调用相对应的识别模型实时对超声数据中的特征结构进行识别并标注，根据特征结构的识别结果判断超声探头在扫查路径中所处的位置和超声探头的姿态。确定超声探头在扫查路径中所处的位置和超声探头的姿态后，还可以在显示扫查路径的同时，在扫查路径中标注出超声探头的相对位置，例如，通过人体三维模型显示扫查路径时，可以在人体三维模型附近显示表示超声探头位置的图形。

示例性地，超声探头的位置和姿态是根据超声探头扫描时所用的探头重建参数和特征结构在扫查路径中对应的位置信息计算得到的。如图4所示，超声探头所采集的超声数据从扇体到方体或者其逆方向的重建过程中，各采样点的坐标都是根据超声探头的扫描参数计算得到的。以超声探头的中心点建立坐标系，可以根据超声探头的扫描参数，用极坐标的形式表示扫描范围内所有数据采样点的坐标，再根据一系列的坐标变换关系和扫描参数，推导所有体素点在体数据建立的坐标系(即体素坐标系)中的三维坐标。由于各特征结构在完整的扫查路径及人体器官解剖模型中的位置是确定的，超声探头的位置和姿态与其采集到的超声数据的位置关系也是确定的，因此，根据在超声数据中识别到的特征结构、二维/三维超声数据重建模型和预先标注的特定特征结构对应的位置和角度等先验信息，可以推导出超声探头在完整扫查路径中的位置和姿态(X_t，Y_t，Z_tθ_t，

δ_t)。

在步骤S240，根据超声探头的当前位置、当前姿态和扫查路径生成引导信息，引导信息用于引导用户将超声探头从当前位置和当前姿态移动到扫查路径中下一个参考标准切面对应的位置和姿态。下一个参考标准切面为扫查路径中距离目标标准切面更近的参考标准切面。例如，假设超声探头的当前位置位于参考标准切面A和参考标准切面B之间，则按照扫查路径中参考标准切面的排列顺序，距离目标标准切面X更近的下一个参考标准切面为参考标准切面B，引导信息用于引导用户将超声探头从当前的位置和姿态移动到参考标准切面B对应的位置和姿态。

如上所述，若在步骤S230中识别到超声探头在扫查路径中的当前位置和当前姿态为(X_t，Y_t，Z_tθ_t，

δ_t)，并且获取到下一个参考标准切面在扫查路径中的位置和姿态为(X_i，Y_i，Z_iθ_i，

δ_i)，可以实时计算得到超声探头与下一参考标准切面之间的位移和旋转差值(X_△，Y_△，Z_△θ_△，

δ_△)，该位移和旋转差值即为超声探头移动到下一参考标准切面的路径。

示例性地，引导信息的形式包括以下至少一种：图形信息、文字信息、声音信息和超声探头的振动信息。引导信息的内容包括以下至少一种：超声探头的移动方向、移动距离、旋转方向和旋转角度。图形信息和文字信息可以实时显示在超声图像上，例如，参见图3，各参考标准切面上显示的箭头表示超声探头的移动方向和旋转方向；在参考标准切面A上显示的指向左上方的箭头用于引导用户将超声探头向左上方移动或旋转，使得超声探头从包含甲状腺、颈动脉、颈静脉和环状软骨环的参考标准切面A对应的位置和姿态移动到包含颈动脉和颈静脉的参考标准切面B对应的位置和姿态；在参考标准切面B上显示的朝向左侧的箭头用于引导用户将超声探头向左侧移动或旋转，使得超声探头从包含颈动脉和颈静脉的参考标准切面B对应的位置和姿态移动到包含中斜角肌和前斜角肌的参考标准切面C对应的位置和姿态，以此类推。进一步地，在各帧超声图像右上方或其他合适的位置还可以显示出超声探头需要移动的距离和旋转的角度。一旦在超声图像中识别到参考标准切面中包含的参考组织，还可以对参考组织进行分割和标注，以进一步提示用户超声探头的移动和旋转方向。

进一步地，在根据扫查路径确定距离当前位置最近的下一个参考标准切面之后，可以根据当前位置、当前姿态和下一个参考标准切面对应的位置和姿态生成导航路径，并在超声探头向下一个参考标准切面移动的过程中，实时确定超声探头的位置和姿态与导航路径的偏差，根据该偏差生成引导信息，以引导超声探头沿导航路径运动。也就是说，在超声探头移动的过程中，不断地根据超声探头采集到的超声数据识别超声探头的实时位置和姿态，与导航路径形成闭环反馈，实时矫正和引导超声探头的姿态和移动、旋转方向，输出超声探头的位置和姿态与正确的导航路径之间的差距，直到超声探头到达下一个参考标准切面对应的位置和姿态。使超声探头沿着预定的导航路径移动能够有效避免超声探头意外偏离导航路径而不得不重新开始扫查的情况发生。

在步骤S250，当超声探头到达最后一个参考标准切面对应的位置和姿态时，根据最后一个参考标准切面对应的位置和姿态与目标标准切面对应的位置和姿态实时生成引导信息，以引导用户将超声探头从最后一个参考标准切面对应的位置和姿态移动到目标标准切面对应的位置和姿态。具体地，重复步骤S240中的局部导航步骤，不断引导超声探头从一个参考标准切面移动到下一个参考标准切面，直到超声探头到达目标标准切面对应的位置和姿态，完成超声探头的引导任务。

在步骤S260，控制超声探头在目标标准切面对应的位置和姿态下采集目标标准切面的超声图像。示例性地，在目标标准切面对应的位置和姿态下，采集目标标准切面的多帧超声图像，对目标标准切面的多帧超声图像的质量进行评估，根据各帧超声图像的质量选择待存储的目标标准切面的超声图像。待存储的目标标准切面的超声图像可以是质量最佳的至少一帧超声图像，或者质量的评价指标超过预设阈值的至少一帧超声图像。

其中，对超声图像的质量的评价指标包括组织结构的完整度、图像清晰度、细节的分辨力、信噪比、以及超声图像提供的信息度等相关评价指标。对超声图像质量的评价方法包括传统的图像质量评价方法或深度学习算法。

传统的图像质量评价算法能够评价超声图像的成像质量。采用传统的图像质量评价算法对超声图像的成像质量进行评价时，可以计算每帧超声图像的MSE(均方误差)、SSIM(结构相似性)、PSNR(峰值信噪比)、GMSD(梯度幅相似性偏差)、MDSI(平均偏差相似指数)等传统的图像客观评价指标。例如，峰值信噪比越高表示超声图像的成像质量越好。

通过上述指标可以判定超声图像客观的质量优劣。但超声图像往往是为临床诊断服务的，医生的主观评价往往占有更重要的地位，上述指标只能表示图像成像质量的优劣，并不能表示图像内容的质量优劣。因此，在进一步的实施例中，结合机器学习方法来评价超声图像的质量。具体地，首先对多帧超声图像的成像质量进行评估，选择多帧超声图像中成像质量满足预设要求的至少两帧超声图像。若多帧超声图像中存在至少两帧成像质量满足预设要求的超声图像，可以对该超声图像的内容质量进行评估，选择内容质量最高的至少一帧超声图像，以作为待存储的目标标准切面的超声图像。若多帧超声图像中仅存在一帧成像质量满足预设要求的超声图像，可以直接存储该超声图像，或者也可以进一步进行内容质量评估，以判断是否需要重新采集超声图像。若多帧超声图像中不存在成像质量满足预设要求的超声图像，可以结束质量评价，提示用户重新采集超声图像。

超声图像内容质量的评价方法包括但不限于深度学习方法。具体地，预先构造超声图像数据训练集，训练集中包含内容质量较佳的目标标准切面的超声图像和一些内容质量不佳(例如解剖结构不够完整)的超声图像。获取医生对该数据集中每一帧超声图像进行的内容质量评分，将每帧超声图像的评分作为标签，将超声图像和标签一同送入深度神经网络中进行训练，以得到内容质量评估模型，采用该模型对输入的超声图像进行内容质量评分。

综上所述，本申请实施例的超声扫查的引导方法200能够逐步引导用户寻找到目标标准切面的最佳扫查位置，提高成像质量和扫查效率。

下面，将参考图5描述根据本申请另一实施例的超声扫查的引导方法。图5是本申请实施例的超声扫查的引导方法500的一个示意性流程图。

如图5所示，本申请一个实施例的超声扫查的引导方法500包括如下步骤：

在步骤S510，确定目标组织的待扫查的目标标准切面；

在步骤S520，基于所述待扫查的目标标准切面确定扫查路径，所述扫查路径包括至少一个参考组织；

在步骤S530，通过超声探头采集第一超声数据，根据所述第一超声数据实时确定所述超声探头在所述扫查路径中的当前位置；

在步骤S540，根据所述当前位置和所述扫查路径生成第一引导信息，并实时输出所述第一引导信息，所述第一引导信息用于引导用户将所述超声探头从所述当前位置移动到下一个参考组织对应的位置；

在步骤S550，当所述超声探头到达最后一个参考组织对应的位置时，根据所述最后一个参考组织对应的位置与所述目标组织对应的位置实时生成引导信息，以引导用户将所述超声探头从所述最后一个参考组织对应的位置移动到所述目标组织对应的位置；

在步骤S560，在所述目标组织对应的位置处，通过所述超声探头采集所述目标组织的第二超声数据，并根据所述第二超声数据生成第二引导信息，所述第二引导信息用于引导用户将所述超声探头调节到所述目标组织的目标标准切面对应的预设位置和预设姿态；

在步骤S570，当所述超声探头到达所述预设位置和所述预设姿态后，采集所述目标标准切面的超声图像。

本实施例的超声扫查的引导方法500与上文所述的超声扫查的引导方法200类似，同样是逐步引导用户将超声探头调整到目标标准切面对应的位置和姿态，以实现对目标标准切面的超声成像。不同之处在于，超声扫查的引导方法500中的扫查路径包括至少一个参考组织，在沿扫查路径运动的过程中，用户只需要将超声探头依次调整到各参考组织对应的位置，直到超声探头到达目标组织对应的位置，之后，再对超声探头进行精确调整，使超声探头到达目标组织的目标标准切面对应的预设位置和预设姿态。

具体地，确定目标标准切面后，根据目标标准切面确定扫查路径，并且可以显示该扫查路径。示例性地，可以按照与目标标准切面之间的距离显示扫查路径中至少一个参考组织的名称，或者，可以显示人体三维模型，在人体三维模型中标注出至少一个参考组织，并标注出经过所述参考组织的顺序。在超声探头沿扫查路径移动的同时，还可以标注出超声探头在扫查路径中的当前位置。示例性地，在超声探头移动的过程中，实时识别通过超声探头采集的超声数据中的至少一个特征结构，根据该特征结构和特征结构在扫查路径中对应的位置，确定超声探头在扫查路径中的当前位置。超声探头在扫查路径中的当前位置可以是一个位置范围，识别特征结构的方法和根据特征结构确定超声探头的当前位置的方法可以参照上文。

超声探头经过多个参考组织对应的位置，最终到达目标组织到达的位置后，其位置和姿态并不一定是目标标准切面对应的位置和姿态，即当前扫查到的可能是目标组织的任意一个切面，而不一定是目标标准切面。因此，还需要进一步根据第二超声数据生成第二引导信息，以引导用户将超声探头摆正到目标标准切面对应的预设位置和预设姿态。具体地，在第二超声数据中检测目标标准切面中包括的至少两个目标特征结构，根据至少两个目标特征结构之间的相对位置关系，确定预设位置和预设姿态；根据超声探头的当前位置与预设位置的偏差、以及所述超声探头的当前姿态与预设姿态的偏差，生成第二引导信息。目标特征结构为目标标准切面内包含的组织结构，例如，肌间沟标准切面要求切到前斜角肌和中斜角肌或者包含目标组织面积最大的切面。

目标标准切面对应的预设位置和预设姿态为正对目标标准切面的位置和姿态，使超声探头置于该位置和姿态下能够采集清晰完整的目标标准切面。示例性地，识别到目标特征结构之后，可以计算通过某一个目标特征结构的法线；或者回归出通过多个目标特征结构构成的平面的发现；再或者直接回归出目标标准切面的平面法线上的点得到法向量。通过计算超声探头的轴心线与法线之间的偏差，可以得到超声探头当前位置和当前姿态与目标位置和目标姿态之间的偏差，引导用户移动或旋转超声探头，使超声探头正对目标标准切面，到达最佳的采集位置。例如，当目标标准切面为婴儿颜面部分切面时，可以识别胎儿眼睛嘴巴三个目标特征结构确定的平面，并计算平面法线，使超声探头的发射轴心与法线共线，达到摆正超声探头的目的。

超声探头到达目标标准切面对应的预设位置和预设姿态后，可以采集目标标准切面的多帧超声图像，对多帧超声图像的质量进行评估，根据超声图像的质量选择待存储的目标标准切面的超声图像。对超声图像的质量进行评估包括对超声图像的成像质量进行评估和对超声图像的内容质量进行评估，具体可以参照上文。

综上所述，本申请实施例的超声扫查的引导方法500能够逐步引导用户寻找到目标标准切面的最佳扫查位置，提高成像质量和扫查效率。

本申请实施例还提供一种超声成像系统，用于实现上述的超声扫查的引导方法200或超声扫查的引导方法500。现在重新参照图1，该超声成像系统可以实现为如图1所示的超声成像系统100，超声成像系统100可以包括超声探头110、发射电路112、接收电路114、处理器116以及显示器118，可选地，超声成像系统100还可以包括发射/接收选择开关120和波束合成模块122，发射电路112和接收电路114可以通过发射/接收选择开关120与超声探头110连接，各个部件的相关描述可以参照上文的相关描述，在此不做赘述。

其中，发射电路112用于激励超声探头110向目标组织发射超声波；接收电路114用于控制超声探头110接收超声波的回波，以获得超声回波信号；处理器116用于执行如上的超声扫查的引导方法200或超声扫查的引导方法500的步骤，具体参照上文。

以上仅描述了超声成像系统各部件的主要功能，更多细节参见对超声扫查的引导方法200或超声扫查的引导方法500进行的相关描述。本申请实施例的超声成像系统能够逐步引导用户寻找到目标标准切面的最佳扫查位置，提高成像质量和扫查效率。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本申请的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本申请的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本申请的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本申请的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本申请实施例的一些模块的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种超声扫查的引导方法，其特征在于，所述方法包括：

确定待扫查的目标标准切面；

基于所述目标标准切面确定扫查路径，所述扫查路径包括具有特定关联顺序的至少一个参考标准切面；

通过超声探头采集超声数据，根据所述超声数据实时确定所述超声探头在所述扫查路径中的当前位置和所述超声探头的当前姿态；

根据所述当前位置、所述当前姿态和所述扫查路径实时生成引导信息，以引导用户将所述超声探头从所述当前位置和所述当前姿态移动到所述扫查路径中下一个参考标准切面对应的位置和姿态；

当所述超声探头到达最后一个参考标准切面对应的位置和姿态时，根据所述最后一个参考标准切面对应的位置和姿态与所述目标标准切面对应的位置和姿态实时生成引导信息，以引导用户将所述超声探头从所述最后一个参考标准切面对应的位置和姿态移动到所述目标标准切面对应的位置和姿态；

当所述超声探头到达所述目标标准切面对应的位置和姿态后，采集所述目标标准切面的超声图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前位置、所述当前姿态和所述扫查路径实时生成引导信息，包括：

根据所述扫查路径确定距离所述当前位置最近的下一个参考标准切面；

根据所述当前位置、所述当前姿态和所述下一个参考标准切面对应的位置和姿态生成导航路径；

在所述超声探头向所述下一个参考标准切面移动的过程中，实时确定所述超声探头的位置和姿态与所述导航路径的偏差，根据所述偏差生成所述引导信息，以引导所述超声探头沿所述导航路径运动。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述超声数据实时确定所述超声探头在所述扫查路径中的当前位置和所述超声探头的当前姿态，包括：

实时识别所述超声数据中的至少两个特征结构，根据所述特征结构和所述特征结构在所述扫查路径中对应的位置和姿态，确定所述超声探头在所述扫查路径中的当前位置和所述超声探头的当前姿态。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述实时识别所述超声数据中的至少两个特征结构，包括：

调用预先构建的、所述扫查路径中的特征结构对应的识别模型，基于所述识别模型实时识别所述超声数据中包括的特征结构。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引导信息包括以下至少一种：

图形信息、文字信息、声音信息、超声探头的振动信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述引导信息包括以下至少一种：所述超声探头的移动方向、移动距离、旋转方向和旋转角度。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：显示所述扫查路径，并标注出所述超声探头在所述扫查路径中的当前位置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述显示所述扫查路径包括：

按照与所述目标标准切面之间的距离显示所述至少一个参考标准切面的名称。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述显示所述扫查路径包括：

显示人体三维模型，在所述人体三维模型中标注出所述至少一个参考标准切面，并标注出经过所述参考标准切面的顺序。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集所述目标标准切面的超声图像，包括：

采集所述目标标准切面的多帧超声图像；

对所述目标标准切面的多帧超声图像的质量进行评估，根据所述质量选择待存储的目标标准切面的超声图像。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述对所述目标标准切面的多帧超声图像的质量进行评估，根据所述质量选择待存储的目标标准切面的超声图像，包括：

对所述多帧超声图像的成像质量进行评估，选择所述多帧超声图像中成像质量满足预设要求的至少两帧超声图像；

对所述成像质量满足预设要求的至少两帧超声图像的内容质量进行评估，选择所述内容质量最高的至少一帧超声图像，以作为所述待存储的目标标准切面的超声图像。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标标准切面包括臂丛神经的标准切面，所述参考标准切面包括甲状腺的标准切面。

13.一种超声扫查的引导方法，其特征在于，所述方法包括：

确定目标组织的待扫查的目标标准切面；

基于所述待扫查的目标标准切面确定扫查路径，所述扫查路径包括至少一个参考组织；

通过超声探头采集第一超声数据，根据所述第一超声数据实时确定所述超声探头在所述扫查路径中的当前位置；

根据所述当前位置和所述扫查路径生成第一引导信息，并实时输出所述第一引导信息，所述第一引导信息用于引导用户将所述超声探头从所述当前位置移动到下一个参考组织对应的位置；

当所述超声探头到达最后一个参考组织对应的位置时，根据所述最后一个参考组织对应的位置与所述目标组织对应的位置实时生成引导信息，以引导用户将所述超声探头从所述最后一个参考组织对应的位置移动到所述目标组织对应的位置；

在所述目标组织对应的位置处，通过所述超声探头采集所述目标组织的第二超声数据，并根据所述第二超声数据生成第二引导信息，所述第二引导信息用于引导用户将所述超声探头调节到所述目标组织的目标标准切面对应的预设位置和预设姿态；

当所述超声探头到达所述预设位置和所述预设姿态后，采集所述目标标准切面的超声图像。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二超声数据生成第二引导信息，包括：

在所述第二超声数据中

检测所述目标标准切面中包括的至少两个目标特征结构；

根据所述至少两个目标特征结构之间的相对位置关系，确定所述预设位置和所述预设姿态；

根据所述超声探头的当前位置与所述预设位置的偏差、以及所述超声探头的当前姿态与所述预设姿态的偏差，生成所述第二引导信息。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一超声数据确定所述超声探头在所述扫查路径中的当前位置，包括：

实时识别所述超声数据中的至少一个特征结构，根据所述特征结构和所述特征结构在所述扫查路径中对应的位置，确定所述超声探头在所述扫查路径中的当前位置。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括：显示所述扫查路径，并标注出所述超声探头在所述扫查路径中的当前位置。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述显示所述扫查路径包括：

按照与所述目标标准切面之间的距离显示所述至少一个参考组织的名称。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述显示所述扫查路径包括：

显示人体三维模型，在所述人体三维模型中标注出所述至少一个参考组织，并标注出经过所述参考组织的顺序。

19.一种超声成像系统，其特征在于，所述超声成像系统包括：

超声探头；

发射电路，用于激励所述超声探头发射超声波；

接收电路，用于控制所述超声探头接收所述超声波的回波，以得到超声回波信号；

处理器，用于基于所述超声回波信号进行超声成像；所述处理器还用于执行权利要求1-18中任一项所述的超声扫查的引导方法的步骤；

显示器，用于接收所述处理器生成的待显示数据并进行显示。

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