CN115998378A - 穿刺引导方法和超声成像设备 - Google Patents

Abstract

一种穿刺引导方法和超声成像设备，该方法包括：获取对前列腺的目标切面进行弹性成像所得到的目标弹性图像，以及与之对应的、通过超声探头的空间定位装置测得的超声探头的目标姿态；实时对前列腺进行灰阶成像，在灰阶成像的过程中，向前列腺的多个待扫查切面发射超声波，接收超声波的超声回波，以得到超声波的回波信号，并基于回波信号得到前列腺的灰阶图像；在灰阶成像的过程中，实时获得空间定位装置测得的超声探头的当前姿态；基于当前姿态和目标姿态生成第一提示信息，引导用户在待扫查切面中确定与目标切面相匹配的待穿刺切面，待穿刺切面用于引导前列腺穿刺。本申请基于超声探头的姿态引导用户定位待穿刺切面，能够提高穿刺成功率。

Description

穿刺引导方法和超声成像设备

技术领域

本申请涉及超声成像技术领域，更具体地涉及一种穿刺引导方法和超声成像设备。

背景技术

前列腺癌是男性泌尿生殖系统最常见的恶性肿瘤之一，近年来其发病率和死亡率都呈明显上升趋势。超声成像是临床上用于筛查前列腺病变最为常用的手段，而超声弹性成像技术能够反映病灶及周围组织的软硬程度，对于前列腺疾病有着独特的辅助诊断价值和优势，因而近年来已经越来越广泛地应用于前列腺疾病的临床诊断中。

目前，前列腺癌的诊断手段通常是对前列腺血清抗原(Prostate Serum Antigen，PSA)升高，或者指诊出前列腺硬块的病人进行穿刺，以穿刺的结果作为前列腺癌诊断的金标准。由于弹性成像帧率过低，无法实时引导穿刺，因此，前列腺穿刺目前是在超声引导下进行的。然而，由于前列腺癌大部分是弥漫性的，无法从灰阶图像上判断前列腺病变位置，导致前列腺的穿刺成功率一直很低。

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穿刺引导方法，所述方法用于超声成像设备，所述超声成像设备包括超声探头、发射电路、接收电路和处理器，所述超声探头具有空间定位装置，所述方法包括：获取对前列腺的目标切面进行弹性成像所得到的目标弹性图像，以及与所述目标弹性图像对应的、通过所述空间定位装置测得的所述超声探头的目标姿态；实时对所述前列腺进行灰阶成像，在所述灰阶成像的过程中，向所述前列腺的多个待扫查切面发射超声波，接收所述超声波的超声回波，以得到所述超声波的回波信号，并基于所述回波信号得到所述前列腺的灰阶图像；在所述灰阶成像的过程中，实时获得所述空间定位装置测得的所述超声探头的当前姿态；基于所述当前姿态和所述目标姿态生成第一提示信息，所述第一提示信息用于引导用户在所述待扫查切面中确定与所述目标切面相匹配的待穿刺切面，所述待穿刺切面用于引导前列腺穿刺。

在一个实施例中，所述基于所述当前姿态和所述目标姿态生成第一提示信息，包括：根据所述目标姿态，生成表示所述目标姿态的第一图形；根据所述当前姿态，实时生成表示所述当前姿态的第二图形；叠加显示所述第一图形和所述第二图形，所述第一图形和所述第二图形的重叠程度表示当前的待扫查切面与所述目标切面之间的偏差，所述重叠程度用于引导用户在所述待扫查切面中确定与所述目标切面相匹配的待穿刺切面。

在一个实施例中，所述基于所述当前姿态和所述目标姿态生成第一提示信息，包括：根据所述目标姿态和所述当前姿态得到当前的待扫查切面与所述目标切面之间的相似度；实时显示所述当前的待扫查切面与所述目标切面之间的相似度，所述相似度用于引导用户在所述待扫查切面中确定与所述目标切面相匹配的待穿刺切面。

在一个实施例中，所述目标姿态和所述当前姿态分别包括所述超声探头在三个不同维度上的姿态，所述根据所述目标姿态和所述当前姿态得到当前的待扫查切面与所述目标切面之间的相似度，包括：获取所述目标姿态和所述当前姿态在三个不同维度上的偏差；

对所述三个不同维度上的偏差进行加权求和，以得到所述当前的待扫查切面与所述目标切面之间的相似度。

在一个实施例中，所述获取对前列腺的目标切面进行弹性成像所得到的目标弹性图像，以及与所述目标弹性图像对应的、通过所述空间定位装置测得的所述超声探头的目标姿态，包括：获取所述前列腺的多个切面的弹性图像，以及通过所述空间定位装置测得的每帧弹性图像对应的所述超声探头的姿态；在所述多个切面的弹性图像中选择所述目标切面的目标弹性图像，并获取所述目标弹性图像对应的所述目标姿态。

在一个实施例中，所述方法还包括：在穿刺结束后，存储所述与所述目标切面相匹配的待扫查切面的灰阶图像。

在一个实施例中，所述空间定位装置包括惯性测量单元。

在一个实施例中，所述方法还包括：获取与所述目标弹性图像对应的、通过所述空间定位装置测得的所述超声探头的目标位置；在所述灰阶成像的过程中，实时获得所述空间定位装置测得的所述超声探头的当前位置；基于所述当前位置和所述目标位置生成第二提示信息，所述第二提示信息用于引导用户确定所述待穿刺切面。

在一个实施例中，所述空间定位装置包括磁导航装置。

在一个实施例中，所述超声探头包括双平面探头。

在一个实施例中，所述目标弹性图像为应变弹性图像或剪切波弹性图像。

本申请实施例第二方面提供一种穿刺引导方法，所述方法用于超声成像设备，所述超声成像设备包括超声探头、发射电路、接收电路和处理器，所述超声探头具有空间定位装置，所述方法包括：获取对前列腺的目标切面进行弹性成像所得到的目标弹性图像，以及与所述目标弹性图像对应的、通过所述空间定位装置测得的所述超声探头的目标姿态；实时对所述前列腺进行灰阶成像，在所述灰阶成像的过程中，向所述前列腺的多个待扫查切面发射超声波，接收所述超声波的超声回波，以得到所述超声波的回波信号，并基于所述回波信号得到所述前列腺的灰阶图像；在所述灰阶成像的过程中，实时获得所述空间定位装置测得的所述超声探头的当前姿态；实时显示所述当前姿态和所述目标姿态的大小，以引导用户根据所述当前姿态和所述目标姿态的大小在所述待扫查切面中确定与所述目标切面相匹配的待穿刺切面，所述待穿刺切面用于引导前列腺穿刺。

本申请实施例第三方面提供一种超声成像设备，包括：超声探头，具有空间定位装置；发射电路，用于激励所述超声探头向目标组织发射超声波；接收电路，用于控制所述超声探头接收所述超声波的回波，以获得所述超声波的回波信号；处理器，用于执行如上所述的穿刺引导方法的步骤。

本申请实施例的穿刺引导方法和超声成像设备预先通过弹性成像寻找到前列腺的目标切面和对应的超声探头的目标姿态，在穿刺过程中根据超声探头的实时姿态与目标姿态生成引导信息，以引导用户寻找到与目标切面相匹配的待穿刺切面，能够提高穿刺成功率。

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设备的结构框图；

图2示出根据本申请一个实施例的穿刺引导方法的示意性流程图；

图3A-图3D示出根据本申请一个实施例的第一提示信息的示意图；

图4A-图4D示出根据本申请另一个实施例的第一提示信息的示意图；

图5示出根据本申请另一个实施例的穿刺引导方法的示意性流程图；

图6A-图6D示出根据本申请一个实施例的显示当前姿态和目标姿态的大小的示意图。

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设备，图1示出了根据本申请实施例的超声成像设备100的示意性结构框图。

如图1所示，超声成像设备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，超声成像设备还可以包括发射/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。本申请实施例的超声探头110还包括空间定位装置，空间定位装置例如包括惯性测量单元、磁导航装置等。

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设备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设备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，超声成像设备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。

超声成像设备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所示的超声成像设备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穿刺引导方法。图2是本申请实施例的穿刺引导方法200的一个示意性流程图。本申请实施例的穿刺引导方法200用于超声成像设备，超声成像设备包括超声探头、发射电路、接收电路和处理器，其中超声探头具有空间定位装置。如图2所示，穿刺引导方法200包括如下步骤：

在步骤S210，获取对前列腺的目标切面进行弹性成像所得到的目标弹性图像，以及与所述目标弹性图像对应的、通过所述空间定位装置测得的所述超声探头的目标姿态；

在步骤S220，实时对所述前列腺进行灰阶成像，在所述灰阶成像的过程中，向所述前列腺的多个待扫查切面发射超声波，接收所述超声波的超声回波，以得到所述超声波的回波信号，并基于所述回波信号得到所述前列腺的灰阶图像；

在步骤S230，在所述灰阶成像的过程中，实时获得所述空间定位装置测得的所述超声探头的当前姿态；

在步骤S240，基于所述当前姿态和所述目标姿态生成第一提示信息，所述第一提示信息用于引导用户在所述待扫查切面中确定与所述目标切面相匹配的待穿刺切面，所述待穿刺切面用于引导前列腺穿刺。

本申请实施例在穿刺前预先通过弹性图像获取前列腺目标切面的目标弹性图像，该目标切面即需要对其进行穿刺的切面。从病理学上，前列腺癌所导致的前列腺组织胶原沉积会导致前列腺组织硬度变硬。因此，根据弹性图像所提示的组织硬度，能够寻找到硬度较高的前列腺可疑区域。由于在进针的过程中，超声探头的位置可能会发生变化，且在穿刺针进针后会导致图像发生变化，难以通过相似度匹配的方式判定当前扫查的切面与目标切面是否匹配，因此，本申请实施例在获取目标切面的目标弹性图像的同时，还通过超声探头上的空间定位装置获取超声探头当时的目标姿态，之后在实时灰阶成像的过程中，根据实时获得的超声探头的当前姿态与目标姿态生成表示当前姿态与目标姿态之间偏差的第一提示信息，以提示用户寻找到与目标切面相匹配的待穿刺切面用于进行前列腺穿刺，从而提高前列腺癌的阳性穿出率，减少漏穿刺及反复穿刺的可能性。

其中，预先进行的弹性成像可以是应变弹性成像或剪切波弹性成像。通过应变弹性成像获得的目标弹性图像为应变弹性图像，通过剪切波弹性成像获得的目标弹性图像为剪切波弹性图像。

应变弹性成像主要是通过手持超声探头对前列腺组织施加压力，获取前列腺组织被压缩前后的超声回波信号，计算出压缩前后对应位置发生的位移，即为前列腺在两个不同时刻空间位置变化信息。通过对位移求轴向梯度，能够得到前列腺组织各点的应变值，将应变值以图像形式表现出来，即为应变弹性图像。应变弹性图像能够直观地反映前列腺不同组织间的软硬差别或弹性差别，在相同外力压缩下，应变越大，表示组织越软，应变越小，则表示组织越硬。

剪切波弹性成像则是首先通过超声探头激发聚焦的超声束，形成声辐射力，在前列腺内形成剪切波源并产生横向传播的剪切波，通过识别和检测组织内部产生的剪切波及其传播参数并且对这些传播参数进行成像，能够定量且可视化地得到前列腺组织的硬度差异。

通过应变弹性成像或剪切波弹性成像，能够获取前列腺的多个切面的弹性图像，进而在多个切面的弹性图像中选择目标切面的弹性图像以作为目标弹性图像。可以由超声成像设备通过图像识别在弹性图像中选择目标弹性图像，也可以在超声成像设备的显示器上显示多个切面的弹性图像，由用户选择其中的目标弹性图像。

进一步地，在获得前列腺的多个切面的弹性图像的同时，还通过超声探头的空间定位装置测得每帧弹性图像对应的超声探头的姿态，每帧弹性图像对应的超声探头的姿态表明超声探头在采集该弹性图像时处于何种姿态，由此可以确定，当将超声探头置于该姿态下时，能够扫查到与该弹性图像相同或相似的切面。从多个切面的弹性图像选中目标弹性图像之后，可以根据弹性图像与超声探头的姿态之间的对应关系，获取目标弹性图像对应的姿态，以作为目标姿态，超声探头在目标姿态下扫查到的切面即为与目标切面相同或相似的切面。

示例性地，具有空间定位装置的超声探头可以是双平面探头。双平面探头可以是一线一凸腔内探头，即超声探头包括线阵面和凸阵面。一线一凸腔内探头可用于对前列腺进行经直肠超声成像，其中包括灰阶成像和弹性成像。当采用一线一凸腔内探头进行经直肠超声成像时，由于病人始终处于躺卧状态，且超声探头的位置变化较小，因此，只需要保证超声探头的姿态一致即可扫查到基本相同的切面。

示例性地，超声探头的空间定位装置包括惯性测量单元(Inertial measurementunit，IMU)。惯性测量单元可以以内置或者外置的方式固定于超声探头上。惯性测量单元包括但不限于陀螺仪和加速度计。加速度计能够感测线性加速度与倾斜角度，其低频特性较好，能够测量低速的静态加速度，加速度计具体可以采用三轴加速度计、六轴加速度计等。陀螺仪能够感测单轴或多轴的旋转角速度，可精准感测自由空间中的复杂移动动作，陀螺仪具体可以采用三轴陀螺仪、六轴陀螺仪等。根据惯性测量单元测得的惯性数据，能够得到超声探头的三轴姿态。

之后，在穿刺引导过程中，实时对前列腺进行灰阶成像。灰阶成像的帧率较高，能够实时引导穿刺。在灰阶成像的过程中，实时获得超声探头的空间定位装置测得的超声探头的当前姿态。一旦超声探头的当前姿态与目标姿态相匹配，即表示超声探头当前的扫查切面与目标切面相匹配，用户可以将超声探头保持在当前姿态下，对当前的扫查切面进行穿刺。

其中，基于当前姿态和目标姿态生成的第一提示信息用于引导用户在待扫查切面中确定与目标切面相匹配的待穿刺切面。第一提示信息可以是能够呈现当前姿态与目标姿态之间的差距的任意形式的提示信息。

在一个实施例中，基于当前姿态和目标姿态生成第一提示信息，包括：根据目标姿态，生成表示目标姿态的第一图形；根据当前姿态，实时生成表示当前姿态的第二图形；叠加显示第一图形和所述第二图形，第一图形和第二图形的重叠程度表示当前的待扫查切面与目标切面之间的偏差，二者的重叠程度用于引导用户在待扫查切面中确定与目标切面相匹配的待穿刺切面，第一图形与第二图形的重叠程度越高，表示当前的待扫查切面越接近目标切面。用户可以在第一图形与第二图形基本重合时确定超声探头已扫查到与目标切面一致或基本一致的切面，并将其作为待穿刺切面。

参见图3A和图3C，通过对前列腺进行弹性成像，获得了目标切面的目标弹性图像和超声探头的目标姿态，该目标姿态为超声探头在X、Y、Z方向上的三轴姿态。将目标姿态转化为角度信息，并以虚线的形式表示超声探头的目标角度，显示在目标弹性图像上方。之后，切换到灰阶成像模式进行穿刺引导，在灰阶成像的过程中，实时获取超声探头的当前的三轴姿态，转化为角度后，以实线的形式表示超声探头的当前角度，如图3B和图3D所示。医生可以根据虚线与实线之间的夹角调整超声探头的角度，以使二者重叠。图3A和图3B中虚线与实线夹角较大，表示当前的待扫查切面与目标切面偏差较大；图3C和图3D中虚线与实线重合，表示当前的待扫查切面与目标切面基本一致，可以将当前的待扫查切面确定为待穿刺切面，引导进针操作。除了线段形式之外，第一图形和第二图形还可以是其他任意能够表示超声探头姿态的图形，用户可以通过调整超声探头使第一图形和第二图形逐渐接近，最终寻找到待穿刺切面，相比于数值的提示方式，通过图形的重叠程度提示当前的待扫查切面与目标切面的距离更加直观。

在另一个实施例中，基于当前姿态和目标姿态生成第一提示信息，包括：根据目标姿态和当前姿态得到当前的待扫查切面与目标切面之间的相似度；实时显示当前的待扫查切面与目标切面之间的相似度，该相似度用于引导用户在待扫查切面中确定与目标切面相匹配的待穿刺切面。基于超声探头的姿态计算相似度，来代替通过图像匹配来计算相似度，能够大幅度减少计算量。

示例性地，目标姿态和当前姿态分别包括超声探头在X、Y、Z三个不同维度上的姿态，此处将目标姿态记为X₀，Y₀，Z₀，将当前姿态记为X₁，Y₁，Z₁。在计算待扫查切面与目标切面之间的相似度时，可以获取目标姿态和当前姿态在X、Y、Z三个不同维度上的偏差dX、dY和dZ，得到dX＝X₀-X₁，dY＝Y₀-Y₁，dZ＝Z₀-Z₁，并对三个不同维度上的偏差dX、dY和dZ进行加权求和，以得到当前的待扫查切面与目标切面之间的相似度S，S＝a*dX+b*dY+c*dZ；其中a、b、c分别表示三个不同维度上的权重。a、b、c中的任意一个或者两个都可以为0，表明未使用该维度上的姿态结果。

参见图4A至图4D，其中图4A和图4C示出了目标弹性图像，图4B和图4D示出了实时采集的灰阶图像，在实时采集的灰阶图像上方显示有根据目标姿态和当前姿态得到的相似度。图4B所示的灰阶图像对应的当前姿态与图4A所示的目标弹性图像对应的目标姿态偏差较大，据此得到的相似度为15％，表示当前的待扫查切面不能作为待穿刺切面；而图4D所示的灰阶图像对应的当前姿态与图4C所示的目标弹性图像对应的目标姿态较为接近，据此得到的相似度为94％，表示当前的待扫查切面可以作为待穿刺切面，以引导对前列腺进行穿刺。示例性地，还可以预先设定一相似度阈值，并将相似度阈值以上的相似度与相似度阈值以下的相似度区别显示，例如在低于相似度阈值时将相似度显示为红色、在高于相似度阈值时将相似度显示为绿色，从而明确地提示用户是否可以将当前的待扫查切面作为待穿刺切面。

可选地，为了进一步提高切面匹配的准确性，在弹性成像过程中，还可以通过超声探头的空间定位装置获得超声探头在扫查目标切面时刻的目标位置，相应地，在灰阶成像过程中，还可以通过空间定位装置获得超声探头的当前位置，并基于当前位置和目标位置生成第二提示信息，第二提示信息用于辅助引导用户确定所述待穿刺切面，即当超声探头的当前姿态与目标姿态基本一致、且当前位置也与目标位置基本一致时，认为此时的待扫查切面与目标切面相匹配。超声探头的位置可以是超声探头在任意空间坐标系中的坐标。在一些实施例中，超声探头的空间定位装置还可以包括磁导航装置，借助超声探头上设置的电磁感应器和导航系统的磁场发生器，能够对超声探头进行空间定位和自由追踪，从而测得超声探头的目标位置和当前位置。

定位到待扫查切面后，即可在实时灰阶成像的引导下对其进行穿刺。在穿刺结束后，可以存储与目标切面相匹配的待扫查切面的灰阶图像，作为穿刺证明。

综上所述，本申请实施例的穿刺引导方法200预先通过弹性成像寻找到前列腺的目标切面和对应的超声探头的目标姿态，在穿刺过程中根据超声探头的实时姿态与目标姿态生成引导信息，以引导用户寻找到与目标切面相匹配的待穿刺切面，能够提高穿刺成功率。

下面，将参考图5描述根据本申请另一实施例的穿刺引导方法。图5是本申请实施例的穿刺引导方法500的一个示意性流程图。穿刺引导方法500用于超声成像设备，超声成像设备包括超声探头、发射电路、接收电路和处理器，超声探头具有空间定位装置。如图5所示，穿刺引导方法500包括如下步骤：

在步骤S510，获取对前列腺的目标切面进行弹性成像所得到的目标弹性图像，以及与所述目标弹性图像对应的、通过所述空间定位装置测得的所述超声探头的目标姿态；

在步骤S520，实时对所述前列腺进行灰阶成像，在所述灰阶成像的过程中，向所述前列腺的多个待扫查切面发射超声波，接收所述超声波的超声回波，以得到所述超声波的回波信号，并基于所述回波信号得到所述前列腺的灰阶图像；

在步骤S530，在所述灰阶成像的过程中，实时获得所述空间定位装置测得的所述超声探头的当前姿态；

在步骤S540，实时显示所述当前姿态和所述目标姿态的大小，以引导用户根据所述当前姿态和所述目标姿态的大小在所述待扫查切面中确定与所述目标切面相匹配的待穿刺切面，所述待穿刺切面用于引导前列腺穿刺。

与上文的穿刺引导方法200类似，本申请实施例的穿刺引导方法500同样基于超声探头的姿态信息引导用户定位待穿刺切面。不同之处主要在于，在穿刺引导方法500中，直接显示当前姿态和目标姿态的大小，用户直接根据当前姿态和目标姿态的大小自行判断二者是否接近。当前姿态和目标姿态的大小可以是超声探头的三轴姿态的数值。参见图6A至图6D，其中图6A和图6C在目标弹性图像上方显示有目标姿态的大小，图6B和图6D在实时采集的灰阶图像上方显示有当前姿态的大小。图6A和图6B所示的当前姿态与目标姿态数值相差较大，表示待扫查切面与目标切面偏差较大；而图6C和图6D所示的当前姿态与目标姿态非常接近，可以认为此时的待扫查切面即为与目标切面相匹配的切面，可以将其作为待穿刺切面，以引导对前列腺进行穿刺。

穿刺引导方法500的其他具体细节可以参照穿刺引导方法200中的相关描述，在此不做赘述。

本申请实施例的穿刺引导方法500通过显示当前姿态和目标姿态的大小，使用户可以基于数值大小精准地定位与目标切面匹配的待穿刺切面，提高了切面匹配的准确性。

本申请实施例还提供一种超声成像设备，用于实现上述的穿刺引导方法200。现在重新参照图1，该超声成像设备可以实现为如图1所示的超声成像设备100，超声成像设备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，超声成像设备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，超声探头110包括空间定位装置，例如惯性测量单元或磁导航装置；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用于执行如上的穿刺引导方法200或穿刺引导方法500的步骤，具体参照上文。

以上仅描述了超声成像设备各部件的主要功能，更多细节参见对穿刺引导方法200和穿刺引导方法500进行的相关描述。本申请实施例的超声成像设备基于超声探头的姿态引导用户定位待穿刺切面，能够提高穿刺成功率。

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 (13)

1.一种穿刺引导方法，其特征在于，所述方法用于超声成像设备，所述超声成像设备包括超声探头、发射电路、接收电路和处理器，所述超声探头具有空间定位装置，所述方法包括：

获取对前列腺的目标切面进行弹性成像所得到的目标弹性图像，以及与所述目标弹性图像对应的、通过所述空间定位装置测得的所述超声探头的目标姿态；

实时对所述前列腺进行灰阶成像，在所述灰阶成像的过程中，向所述前列腺的多个待扫查切面发射超声波，接收所述超声波的超声回波，以得到所述超声波的回波信号，并基于所述回波信号得到所述前列腺的灰阶图像；

在所述灰阶成像的过程中，实时获得所述空间定位装置测得的所述超声探头的当前姿态；

基于所述当前姿态和所述目标姿态生成第一提示信息，所述第一提示信息用于引导用户在所述待扫查切面中确定与所述目标切面相匹配的待穿刺切面，所述待穿刺切面用于引导前列腺穿刺。

2.根据权利要求1所述的穿刺引导方法，其特征在于，所述基于所述当前姿态和所述目标姿态生成第一提示信息，包括：

根据所述目标姿态，生成表示所述目标姿态的第一图形；

根据所述当前姿态，实时生成表示所述当前姿态的第二图形；

叠加显示所述第一图形和所述第二图形，所述第一图形和所述第二图形的重叠程度表示当前的待扫查切面与所述目标切面之间的偏差，所述重叠程度用于引导用户在所述待扫查切面中确定与所述目标切面相匹配的待穿刺切面。

3.根据权利要求1所述的穿刺引导方法，其特征在于，所述基于所述当前姿态和所述目标姿态生成第一提示信息，包括：

根据所述目标姿态和所述当前姿态得到当前的待扫查切面与所述目标切面之间的相似度；

实时显示所述当前的待扫查切面与所述目标切面之间的相似度，所述相似度用于引导用户在所述待扫查切面中确定与所述目标切面相匹配的待穿刺切面。

4.根据权利要求3所述的穿刺引导方法，其特征在于，所述目标姿态和所述当前姿态分别包括所述超声探头在三个不同维度上的姿态，所述根据所述目标姿态和所述当前姿态得到当前的待扫查切面与所述目标切面之间的相似度，包括：

获取所述目标姿态和所述当前姿态在三个不同维度上的偏差；

对所述三个不同维度上的偏差进行加权求和，以得到所述当前的待扫查切面与所述目标切面之间的相似度。

5.根据权利要求1所述的穿刺引导方法，其特征在于，所述获取对前列腺的目标切面进行弹性成像所得到的目标弹性图像，以及与所述目标弹性图像对应的、通过所述空间定位装置测得的所述超声探头的目标姿态，包括：

获取所述前列腺的多个切面的弹性图像，以及通过所述空间定位装置测得的每帧弹性图像对应的所述超声探头的姿态；

在所述多个切面的弹性图像中选择所述目标切面的目标弹性图像，并获取所述目标弹性图像对应的所述目标姿态。

6.根据权利要求1所述的穿刺引导方法，其特征在于，还包括：在穿刺结束后，存储所述与所述目标切面相匹配的待扫查切面的灰阶图像。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的穿刺引导方法，其特征在于，所述空间定位装置包括惯性测量单元。

8.根据权利要求1所述的穿刺引导方法，其特征在于，还包括：

获取与所述目标弹性图像对应的、通过所述空间定位装置测得的所述超声探头的目标位置；

在所述灰阶成像的过程中，实时获得所述空间定位装置测得的所述超声探头的当前位置；

基于所述当前位置和所述目标位置生成第二提示信息，所述第二提示信息用于引导用户确定所述待穿刺切面。

9.根据权利要求8所述的穿刺引导方法，其特征在于，所述空间定位装置包括磁导航装置。

10.根据权利要求1所述的穿刺引导方法，其特征在于，所述超声探头包括双平面探头。

11.根据权利要求1所述的穿刺引导方法，其特征在于，所述目标弹性图像为应变弹性图像或剪切波弹性图像。

12.一种穿刺引导方法，其特征在于，所述方法用于超声成像设备，所述超声成像设备包括超声探头、发射电路、接收电路和处理器，所述超声探头具有空间定位装置，所述方法包括：

获取对前列腺的目标切面进行弹性成像所得到的目标弹性图像，以及与所述目标弹性图像对应的、通过所述空间定位装置测得的所述超声探头的目标姿态；

实时对所述前列腺进行灰阶成像，在所述灰阶成像的过程中，向所述前列腺的多个待扫查切面发射超声波，接收所述超声波的超声回波，以得到所述超声波的回波信号，并基于所述回波信号得到所述前列腺的灰阶图像；

在所述灰阶成像的过程中，实时获得所述空间定位装置测得的所述超声探头的当前姿态；

实时显示所述当前姿态和所述目标姿态的大小，以引导用户根据所述当前姿态和所述目标姿态的大小在所述待扫查切面中确定与所述目标切面相匹配的待穿刺切面，所述待穿刺切面用于引导前列腺穿刺。

13.一种超声成像设备，其特征在于，包括：

超声探头，所述超声探头具有空间定位装置；

发射电路，用于激励所述超声探头向前列腺发射超声波；

接收电路，用于控制所述超声探头接收所述超声波的回波，以获得所述超声波的回波信号；

处理器，用于执行权利要求1-12中任一项所述的穿刺引导方法的步骤。

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