CN117861090B - 一种聚焦超声探头的反向间隙补偿方法及系统 - Google Patents
一种聚焦超声探头的反向间隙补偿方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及超声治疗技术领域，具体提供一种聚焦超声探头的反向间隙补偿方法及系统，该方法包括：获取超声换能组件分别在多个工作偏转角度下多个第一反向间隙以及多个第二反向间隙；根据多个第一反向间隙以及各个第一反向间隙与工作偏转角度和第一方向的对应关系、多个第二反向间隙以及各个第二反向间隙与工作偏转角度和第二方向的对应关系建立数据表；确定超声换能组件的当前工作偏转角度以及预转动方向，并基于当前工作偏转角度以及预转动方向从数据表中确定目标反向间隙补偿值；基于目标反向间隙补偿值对聚焦超声探头进行反向间隙补偿。该方法可以确保在准确的超声图像引导下进行超声治疗，以提高聚焦超声手术的安全性和治疗效果。
Description
技术领域
本申请涉及超声治疗技术领域，特别涉及一种聚焦超声探头的反向间隙补偿方法及系统。
背景技术
在临床医学中，聚焦超声技术可以作为一种外科手术工具，利用特定频率的超声波聚焦于特定区域，产生热量，引发一系列的组织效应，从而达到治疗效果。现有的聚焦超声探头通常包含一个成像组件和一个聚焦超声治疗换能器，成像组件和治疗换能器会交替进行成像和治疗以实现术中实时图像导航治疗。针对经自然腔道或经腹腔镜套管针的聚焦超声治疗探头，成像组件和治疗换能器通过驱动装置或传动机构实现手术过程中的运动，以便使用时成像组件与治疗换能器能朝向病灶以实现成像和治疗。然而，由于驱动装置中和/或传动机构一般会存在反向间隙，这可能会导致成像组件或治疗换能器运动后到达的实际位置并不是期望位置，而造成成像和治疗的实际区域和需要治疗的期望区域有偏差，进而影响聚焦超声治疗的效果。
因此，希望提供一种聚焦超声探头的反向间隙补偿方法及系统，用于对聚焦超声探头的反向间隙进行补偿，以提高聚焦超声治疗的效果。
发明内容
本申请实施例之一提供一种聚焦超声探头的反向间隙补偿方法，所述聚焦超声探头包括超声换能组件，所述超声换能组件包括治疗换能器、成像换能器和主体，所述成像换能器和所述治疗换能器被分别设置在所述主体的第一表面和第二表面上，所述方法包括：获取所述超声换能组件分别在多个工作偏转角度下沿第一方向进行第一理想转动角度的转动时所述聚焦超声探头中的多个第一反向间隙以及沿与第一方向相反的第二方向进行第二理想转动角度的转动时所述聚焦超声探头中的多个第二反向间隙，其中，所述第一理想转动角度和所述第二理想转动角度的和为360度，所述第一理想转动角度或所述第二理想转动角度与所述第一表面的法线方向与所述第二表面的法线方向之间的角度相同；根据所述多个第一反向间隙以及各个第一反向间隙与所述工作偏转角度和所述第一方向的对应关系、所述多个第二反向间隙以及各个第二反向间隙与所述工作偏转角度和所述第二方向的对应关系建立数据表；确定所述超声换能组件的当前工作偏转角度以及预转动方向，并基于所述当前工作偏转角度以及所述预转动方向从所述数据表中确定目标反向间隙补偿值；所述预转动方向为所述第一方向或所述第二方向；基于所述目标反向间隙补偿值对所述聚焦超声探头进行反向间隙补偿。
在一些实施例中，所述获取所述超声换能组件分别在多个工作偏转角度下沿第一方向进行第一理想转动角度的转动时所述聚焦超声探头中的多个第一反向间隙以及沿与第一方向相反的第二方向进行第二理想转动角度的转动时所述聚焦超声探头中的多个第二反向间隙包括：根据所述超声换能组件的工作偏转角度设置基板，使所述治疗换能器面向所述基板；通过所述治疗换能器在所述基板上形成融点，并确定所述融点在所述治疗换能器的聚焦平面坐标系中的第一坐标；基于所述第一理想转动角度驱动所述超声换能组件沿所述第一方向转动，然后通过所述成像换能器对所述融点进行成像，并确定所述融点在所述成像换能器的第一成像平面坐标系中的第二坐标；使所述成像换能器复位，再基于所述第二理想转动角度驱动所述超声换能组件沿所述第二方向转动，并确定所述融点在所述成像换能器的第二成像平面坐标系中的第三坐标；基于所述第一坐标和所述第二坐标确定与所述工作偏转角度对应的第一反向间隙，以及基于所述第一坐标和所述第三坐标确定与所述工作偏转角度对应的第二反向间隙。
在一些实施例中，所述聚焦超声探头包括与所述超声换能组件连接的线性驱动装置和旋转驱动装置，以分别用于驱动所述聚焦超声探头进行线性运动和旋转运动，其中，所述超声换能组件具有多个工作位移，所述超声换能组件在各个工作位移上具有多个工作偏转角度。
在一些实施例中，所述方法还包括：建立所述超声换能组件在多个工作位移上时分别对应的多个数据表；确定超声换能组件的当前工作位移，并基于所述当前工作位移从所述多个数据表中确定目标数据表；基于所述当前工作偏转角度以及所述预转动方向从所述目标数据表中确定目标反向间隙补偿值。
在一些实施例中，所述基于所述目标反向间隙补偿值对所述聚焦超声探头进行反向间隙补偿，包括：基于所述预转动方向选择所述第一理想转动角度或所述第二理想转动角度作为目标理想转动角度；基于目标反向间隙补偿值与目标理想转动角度确定预转动角度；基于所述预转动角度驱动所述超声换能组件沿所述预转动方向转动。
在一些实施例中，所述第一表面的法线方向与所述第二表面的法线方向之间的角度不为0度。
在一些实施例中，所述第一表面的法线方向与所述第二表面的法线方向之间的角度为180度。
本申请实施例之一提供一种聚焦超声探头的反向间隙补偿系统，所述聚焦超声探头包括超声换能组件，所述超声换能组件包括治疗换能器、成像换能器和主体，所述成像换能器和所述治疗换能器被分别设置在所述主体的第一表面和第二表面上，所述系统包括：获取模块，所述获取模块用于获取所述超声换能组件分别在多个工作偏转角度下沿第一方向进行第一理想转动角度的转动时所述聚焦超声探头中的多个第一反向间隙以及沿与第一方向相反的第二方向进行第二理想转动角度的转动时所述聚焦超声探头中的多个第二反向间隙，其中，所述第一理想转动角度和所述第二理想转动角度的和为360度，所述第一理想转动角度或所述第二理想转动角度与所述第一表面的法线方向与所述第二表面的法线方向之间的角度相同；建立模块，所述建立模块用于根据所述多个第一反向间隙以及各个第一反向间隙与所述工作偏转角度和所述第一方向的对应关系、所述多个第二反向间隙以及各个第二反向间隙与所述工作偏转角度和所述第二方向的对应关系建立数据表；确定模块，所述确定模块用于确定所述超声换能组件的当前工作偏转角度以及预转动方向，并基于所述当前工作偏转角度以及所述预转动方向从所述数据表中确定目标反向间隙补偿值；所述预转动方向为所述第一方向或所述第二方向；补偿模块，所述补偿模块用于基于所述目标反向间隙补偿值对所述聚焦超声探头进行反向间隙补偿。
在一些实施例中，所述补偿模块包括：选择单元，所述选择单元用于基于所述预转动方向选择所述第一理想转动角度或所述第二理想转动角度作为目标理想转动角度；确定单元，所述确定单元用于基于目标反向间隙补偿值与目标理想转动角度确定预转动角度；驱动单元，所述驱动单元用于基于所述预转动角度驱动所述超声换能组件沿所述预转动方向转动。
本申请实施例提供的聚焦超声探头的反向间隙补偿方法及系统通过预先测出超声换能组件在各个工作偏转角度下以及沿对应方向转动时聚焦超声探头中的反向间隙，每次在手术时便可以根据超声换能组件的当前工作偏转角度和预转动方向直接确定聚焦超声探头中的反向间隙以对其进行实时补偿，从而可以确保聚焦超声治疗能够在准确的超声图像引导下顺利进行，有利于提高聚焦超声手术的安全性和治疗效果。
附图说明
本说明书将以示例性实施例的方式进一步描述，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是聚焦超声探头的示例性结构示意图；
图2是根据本申请一些实施例所示的聚焦超声探头的反向间隙补偿方法的示例性流程图；
图3是根据本申请一些实施例所示的获取反向间隙的方法的示例性流程图；
图4是根据本申请一些实施例所示的第一反向间隙或第二反向间隙的计算原理图；
图5是根据本申请一些实施例所示的聚焦超声探头的反向间隙补偿系统的框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。相反，本申请涵盖任何由权利要求定义的在本申请的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本申请有更好的了解，在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。
应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
图1是聚焦超声探头的示例性结构示意图。
如图1所示，聚焦超声探头100一般可以包括超声换能组件110、旋转驱动装置120以及线性驱动装置130，其中，超声换能组件110可以通过第一连接轴140与旋转驱动装置120连接，旋转驱动装置120可以通过第二连接轴150与线性驱动装置130连接。
进一步地，超声换能组件110可以包括成像换能器111、治疗换能器112以及主体113，其中，成像换能器111和治疗换能器112被分别固定在主体113的第一表面和第二表面上，成像换能器111能够将电能转换为超声能量发射到病灶区域，然而接收病灶区域反射回来的超声波信号并将其转换为图像信号以实现成像，治疗换能器112能够将电能转换为超声能量发射到病灶区域以产生热量而对病灶区域组织进行消融以实现治疗。在实际手术过程中，会需要超声换能组件110在线性驱动装置130的驱动下按照预定的工作路径进行移动，然后在每个工作点位（病灶区域中需要进行消融的位置）上在旋转驱动装置120的驱动下转动，使得成像换能器111和治疗换能器112能够交替向工作点位发送超声能量，以实现对工作点位的聚焦超声治疗。
然而，由于旋转驱动装置120都采用的是电机，不可避免地会存在反向间隙，这会使得旋转驱动装置120在输出转动时要将反向间隙消除后才会驱动超声换能组件110开始转动，从而导致旋转驱动装置120驱动超声换能组件110进行理想角度的转动时，超声换能组件110实际转动的角度小于该理想角度，而造成成像换能器111或治疗换能器112无法转动到位，使得成像换能器111的成像平面与治疗换能器112的聚焦平面有所偏差，进而会出现错误的超声图像引导，而不能准确地对工作点位进行聚焦超声治疗，最终会使得聚焦超声手术的治疗效果大打折扣。
本申请实施例提供一种聚焦超声探头的反向间隙补偿方法，可以用于图1中示出的聚焦超声探头100，该方法包括：获取超声换能组件分别在多个工作偏转角度下沿第一方向进行第一理想转动角度的转动时聚焦超声探头中的多个第一反向间隙以及沿与第一方向相反的第二方向进行第二理想转动角度的转动时聚焦超声探头中的多个第二反向间隙，其中，第一理想转动角度和第二理想转动角度的和为360度，第一理想转动角度或第二理想转动角度与第一表面的法线方向与第二表面的法线方向之间的角度相同；根据多个第一反向间隙以及各个第一反向间隙与工作偏转角度和第一方向的对应关系、多个第二反向间隙以及各个第二反向间隙与工作偏转角度和第二方向的对应关系建立数据表；确定超声换能组件的当前工作偏转角度以及预转动方向，并基于当前工作偏转角度以及预转动方向从数据表中确定目标反向间隙补偿值；预转动方向为第一方向或第二方向；基于目标反向间隙补偿值对聚焦超声探头进行反向间隙补偿。本申请实施例提供的聚焦超声探头的反向间隙补偿方法通过预先测出超声换能组件在各个工作偏转角度下以及沿对应方向转动时聚焦超声探头中的反向间隙，每次在手术时便可以根据超声换能组件的当前工作偏转角度和预转动方向直接确定聚焦超声探头中的反向间隙以对其进行实时补偿，从而可以确保聚焦超声治疗能够在准确的超声图像引导下顺利进行，有利于提高聚焦超声手术的安全性和治疗效果。可以理解的是，聚焦超声探头中的反向间隙即是聚焦超声探头中的旋转驱动装置的反向间隙，反向间隙的大小可以与旋转驱动装置输出的转动角度和转动方向相关。除此之外，第一表面和第二表面的法线方向可以是指法线正方向或法线负方向。
需要说明的是，图1中示出的聚焦超声探头100仅作为示例，并无意于对本申请实施例提供的聚焦超声探头的反向间隙补偿方法的适用对象进行限制，本申请实施例提供的聚焦超声探头的反向间隙补偿方法不仅可以用于图1中示出的聚焦超声探头100，还可以用于本领域技术人员所了解的任意一种聚焦超声探头。
为了方便描述，下面将以图1中示出的聚焦超声探头100为例，结合附图和具体实施例对本申请实施例提供的聚焦超声探头的反向间隙补偿方法进行详细说明。
图2是根据本申请一些实施例所示的聚焦超声探头的反向间隙补偿方法的示例性流程图。
如图2所示，本申请实施例提供的聚焦超声探头的反向间隙补偿方法200可以包括如下步骤：
步骤S210，获取超声换能组件110分别在多个工作偏转角度下沿第一方向进行第一理想转动角度的转动时聚焦超声探头中的多个第一反向间隙以及沿与第一方向相反的第二方向进行第二理想转动角度的转动时聚焦超声探头中的多个第二反向间隙。具体地，步骤S210可以由图5中示出的反向间隙补偿系统500中的获取模块510执行。
在一些实施例中，超声换能组件110的工作偏转角度可以是指为了能够对位于聚焦超声探头100不同方向上的工作点位进行聚焦超声消融而驱使超声换能组件110所偏转的角度。在一些实施例中，超声换能组件110的工作偏转角度可以在-60度至60度之间，这样可以确保超声换能组件对相关器官（例如，前列腺）的病灶区域上的各个工作点位进行消融。在一些实施例中，超声换能组件110每次偏转的角度可以是1度至20度（例如，1度、2度、3度、5度、10度等），也即是说，超声换能组件110的相邻两个工作偏转角度之间的差值可以为1度至20度等。
在一些实施例中，第一反向间隙可以是指聚焦超声探头100中的旋转驱动装置120输出沿第一方向的转动时所存在的反向间隙，第二反向间隙可以是指聚焦超声探头100中的旋转驱动装置120输出沿第二方向的转动时所存在的反向间隙。
在一些实施例中，第一理想转动角度可以是指超声换能组件110上的一个换能器向目标对象发射完超声能量后，切换到另一个换能器向目标对象发射超声能量时需要超声换能组件110沿第一方向转动的角度，第二理想转动角度可以是指超声换能组件110上的一个换能器向目标对象发射完超声能量后，切换到另一个换能器向目标对象发射超声能量时需要超声换能组件110沿第二方向转动的角度，其中，第一理想转动角度和第二理想转动角度之和为360度。作为示例性说明，在超声换能组件110的某个工作偏转角度下，由于反向间隙的存在，基于第一理想转动角度或第二理想转动角度控制旋转驱动装置120驱动超声换能组件110沿第一方向或第二方向实际转动的角度会达不到第一理想转动角度或第二理想转动角度，其中，超声换能组件110沿第一方向实际转动的角度与第一理想转动角度之间的差值为与该工作偏转角度对应的第一反向间隙，超声换能组件110沿第二而方向实际转动的角度与第二理想转动角度之间的差值为与该工作偏转角度对应的第二反向间隙。
可以理解的是，基于某角度控制旋转驱动装置120驱动超声换能组件110转动可以是指，旋转驱动装置120响应于与输出该角度的转动相关的控制信号来输出转动以驱动超声换能组件110转动，由于反向间隙的存在，旋转驱动装置120响应于与输出该角度的转动相关的控制信号实际输出的转动的角度会小于该角度。
进一步地，第一理想转动角度或第二理想转动角度可以与成像换能器111所在的第一表面的法线方向与治疗换能器112所在的第二表面的法线方向之间的角度相同。在一些实施例中，第一表面的法线方向与第二表面的法线方向之间的角度不为0度，即成像换能器111与治疗换能器112不在主体113的同一侧。在一些实施例中，第一表面的法线方向与第二表面的法线方向之间的角度可以为180度，即成像换能器111与治疗换能器112在主体113相对的两侧，这样有利于将超声换能组件110的整体尺寸做得更小，从而使得整个聚焦超声探头100的尺寸可以更小，以便于聚焦超声探头100能够顺利放入腹腔镜套管针内。在一些实施例中，第一表面的法线方向与第二表面的法线方向之间的角度还可以为其他角度，例如，45度、60度、90度、120度等。
关于步骤S210中如何获取所述超声换能组件分别在多个工作偏转角度下沿第一方向进行第一理想转动角度的转动时所述聚焦超声探头中的多个第一反向间隙以及沿与第一方向相反的第二方向进行第二理想转动角度的转动时所述聚焦超声探头中的多个第二反向间隙可以在本申请其他地方（例如，图3及其相关描述）找到，在此先不进行过多描述。
步骤S220，根据多个第一反向间隙以及各个第一反向间隙与工作偏转角度和第一方向的对应关系、多个第二反向间隙以及各个第二反向间隙与工作偏转角度和第二方向的对应关系建立数据表。具体地，步骤S220可以由图5中示出的反向间隙补偿系统500中的建立模块520执行。
步骤S230，确定超声换能组件110的当前工作偏转角度以及预转动方向，并基于当前工作偏转角度以及预转动方向从数据表中确定目标反向间隙补偿值。具体地，步骤S230可以由图5中示出的反向间隙补偿系统500中的确定模块530执行。
在一些实施例中，预转动方向为第一方向或第二方向。
在步骤S230中，由于超声换能组件110的当前工作偏转角度以及预转动方向可以是预先设定的，因此可以直接确定。其中，当前工作偏转角度可以是指在进行聚焦超声手术时超声换能组件110实时的工作偏转角度，预转动方向则是指成像换能器111和治疗换能器112之间切换向目标对象发射超声能量时所选择超声换能组件110转动的方向，预转动方向可以是第一方向或第二方向。
进一步地，可以在数据表中找到与当前工作偏转角度相同的工作偏转角度，并在数据表中找到与该工作偏转角度和预转动方向对应的第一反向间隙或第二反向间隙，然后将其确定为目标反向间隙补偿值，目标反向间隙补偿值即是确保超声换能组件110能够转动到位超声换能组件110在当前工作偏转角度下转动聚焦超声探头100需要补偿的反向间隙。
在一些实施例中，由于超声换能组件110在线性驱动装置130的驱动下会进行线性运动，而使得超声换能组件110在线性运动的路径上具有多个工作位移，超声换能组件110的工作偏转角度可以是指为了能够对位于聚焦超声探头100不同距离处的工作点位进行聚焦超声消融而驱使超声换能组件110所移动的距离。进一步地，超声换能组件110在各个工作位移上可以具有多个工作偏转角度。因此，通过上述步骤S210还可以获取超声换能组件110分别在各个工作位移上时聚焦超声探头100中与多个工作偏转角度和第一方向对应的多个第一方向间隙以及与多个工作偏转角度和第二方向对应的多个第二反向间隙，以及通过上述步骤S220建立超声换能组件110在多个工作位移上时分别对应的多个数据表。
进一步地，在步骤S230中，可以通过确定超声换能组件110的当前工作位移，并基于当前工作位移从多个数据表中确定与当前工作位移相同的工作位移所对应的数据表作为目标数据表，然后在目标数据表中找到与当前工作偏转角度相同的工作偏转角度，并在目标数据表中找到与该工作偏转角度和预转动方向对应的第一反向间隙或第二反向间隙，然后将其确定为目标反向间隙补偿值。
步骤S240，基于目标反向间隙补偿值对聚焦超声探头进行反向间隙补偿。具体地，步骤S240可以由图5中示出的反向间隙补偿系统500中的补偿模块540执行。
在步骤S240中，可以基于超声换能组件110的预转动方向选择第一理想转动角度或第二理想转动角度作为目标理想转动角度，其中，若预转动方向为第一方向，则将第一理想转动角度作为目标理想转动角度，若预转动方向为第二方向，则将第二理想转动角度作为目标理想转动角度。在确定目标理想转动角度后，可以基于目标反向间隙补偿值与目标理想转动角度确定预转动角度，其中，预转动角度为目标反向间隙补偿值与目标理想转动角度之和，然后基于预转动角度驱动超声换能组件110沿预转动方向进行转动。进一步地，若超声换能组件110的预转动方向为第一方向，则可以基于预转动角度控制旋转驱动装置120驱动超声换能组件110沿第一方向转动，若超声换能组件110的预转动方向为第二方向，则可以基于预转动角度控制旋转驱动装置120驱动超声换能组件110沿第二方向转动，从而可以实现聚焦超声探头100的反向间隙补偿，确保超声换能组件110能够转动到位，保证超声治疗能够准确的超声图像引导下进行，以提高聚焦超声手术的安全性和治疗效果。
图3是根据本申请一些实施例所示的获取反向间隙的方法的示例性流程图。
如图3所示，获取反向间隙的方法300可以包括如下步骤：
步骤S310，根据超声换能组件110的工作偏转角度设置基板，使治疗换能器112面向基板。
在一些实施例中，基板可以是有机玻璃板或亚克力板。在一些实施例中，基板可以由有机玻璃或亚克力制成的圆柱壳代替。在一些实施例中，可以使用凝胶制作的人体模型代替基板。在一些实施例中，治疗换能器112面向基板是指第二表面面向并平行于基板。
步骤S320，通过治疗换能器112在基板上形成融点，并确定融点在治疗换能器112的聚焦平面坐标系中的第一坐标。
在步骤S320中，治疗换能器112向基板发射超声能量，超声能量可以在基板上聚焦形成融点。在一些实施例中，治疗换能器112的聚焦平面坐标系即是基板表面，基板上的其中一个顶角可以作为聚焦平面坐标系的原点，该顶角的两条边可以分别作为聚焦平面坐标系的横纵坐标。
步骤S330，基于第一理想转动角度驱动超声换能组件110沿第一方向转动，然后通过成像换能器111对融点进行成像，并确定融点在成像换能器111的第一成像平面坐标系中的第二坐标；使成像换能器111复位，再基于第二理想转动角度驱动超声换能组件110沿第二方向转动，并确定融点在成像换能器的第二成像平面坐标系中的第三坐标。
在步骤S330中，可以基于第一理想转动角度控制旋转驱动装置120驱动超声换能组件110沿第一方向转动，由于超声换能组件110实际转动的角度未达到第一理想转动角度，成像换能器111对融点进行成像时，其第一成像平面坐标系与治疗换能器112的聚焦平面坐标系并不会重合，而会偏差一定角度，所偏差的角度即是第一反向间隙。而在使成像换能器111复位后，即重新回到治疗换能器112面向基板时的位置，可以基于第二理想转动角度控制旋转驱动装置120驱动超声换能组件110沿第二方向转动，由于超声换能组件110实际转动的角度未达到第二理想转动角度，成像换能器111对融点进行成像时，其第二成像平面坐标系与治疗换能器112的聚焦平面坐标系也不会重合，而会偏差一定角度，所偏差的角度即是第二反向间隙。在一些实施例中，由于第一反向间隙或第二反向间隙的存在，会导致第一成像平面坐标系或第二成像平面坐标系与聚焦平面坐标系不再重合，而会相对于第一成像平面坐标系或第二成像平面坐标系偏转一定角度（即第一反向间隙或第二反向间隙），因此，第一成像平面坐标系或第二成像平面坐标系可以看作是由聚焦平面坐标系绕自身原点旋转第一反向间隙或第二反向间隙所形成的平面坐标系，也即是说，第一成像平面坐标系或第二成像平面坐标系的原点可以与聚焦平面坐标系的原点重合。
步骤S340，基于第一坐标和第二坐标确定与工作偏转角度对应的第一反向间隙，以及基于第一坐标和第三坐标确定与工作偏转角度对应的第二反向间隙。
在步骤S340中，可以通过第一坐标和第二坐标计算第一反向间隙，以及通过第一坐标和第三坐标计算第二反向间隙。作为示例，具体如何通过第一坐标和第二坐标计算第一反向间隙或通过第一坐标和第三坐标计算第二反向间隙可以参见图4及其相关描述。
图4是根据本申请一些实施例所示的第一反向间隙或第二反向间隙的计算原理图。
如图4所示，聚焦平面坐标系Z1以基板的其中一个顶角为原点O，第一成像平面坐标系（或第二成像平面坐标系）Z2的原点与聚焦平面坐标系Z1的原点O重合，其中，P0为聚焦平面坐标系Z1中的融点，P1为第一成像平面坐标系（或第二成像平面坐标系）Z2中的融点，融点P0在聚焦平面坐标系Z1中的第一坐标为（x0，y0），融点P1在第一成像平面坐标系（或第二成像平面坐标系）Z2中的第二坐标（或第三坐标）为（x1，y1）。
进一步地，第一成像平面坐标系（或第二成像平面坐标系）Z2与治疗换能器112的聚焦平面坐标系Z1偏差的角度（即第一反向间隙或第二反向间隙）θ可以由下式（1）确定：
可以理解的是，获取反向间隙的方法300是在人体外（例如，实验室、手术室或工厂环境中）执行的，并不会在聚焦超声手术过程中执行。通过在超声换能组件110的各个工作偏转角度下重复执行方法300，即可获取超声换能组件110分别在多个工作偏转角度下沿第一方向进行第一理想转动角度的转动时聚焦超声探头100中的多个第一反向间隙以及沿与第一方向相反的第二方向进行第二理想转动角度的转动时聚焦超声探头中的多个第二反向间隙。
图5是根据本申请一些实施例所示的聚焦超声探头的反向间隙补偿系统的框图。
如图5所示，本申请实施例还提供一种聚焦超声探头的反向间隙补偿系统500，反向间隙补偿系统500可以包括获取模块510、建立模块520、确定模块530以及补偿模块540。其中，获取模块510可以用于获取超声换能组件分别在多个工作偏转角度下沿第一方向进行第一理想转动角度的转动时聚焦超声探头中的多个第一反向间隙以及沿与第一方向相反的第二方向进行第二理想转动角度的转动时聚焦超声探头中的多个第二反向间隙，其中，第一理想转动角度和第二理想转动角度的和为360度，第一理想转动角度或第二理想转动角度与第一表面的法线方向与第二表面的法线方向之间的角度相同；建立模块520可以用于根据多个第一反向间隙以及各个第一反向间隙与工作偏转角度和第一方向的对应关系、多个第二反向间隙以及各个第二反向间隙与工作偏转角度和第二方向的对应关系建立数据表；确定模块530可以用于确定超声换能组件的当前工作偏转角度以及预转动方向，并基于当前工作偏转角度以及预转动方向从数据表中确定目标反向间隙补偿值；预转动方向为第一方向或第二方向；补偿模块540可以用于基于目标反向间隙补偿值对聚焦超声探头进行反向间隙补偿。
在一些实施例中，补偿模块540可以包括选择单元、确定单元以及驱动单元。其中，选择单元用于基于预转动方向选择第一理想转动角度或第二理想转动角度作为目标理想转动角度；确定单元用于基于目标反向间隙补偿值与目标理想转动角度确定预转动角度；驱动单元用于基于预转动角度驱动超声换能组件沿预转动方向转动。
需要注意的是，以上对于反向间隙补偿系统500及其模块的描述，仅为描述方便，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该系统的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个模块进行任意组合，或者构成子系统与其他模块连接。在一些实施例中，图5中披露的获取模块和建立模块可以是一个系统中的不同模块，也可以是一个模块实现上述的两个或两个以上模块的功能。例如，各个模块可以共用一个存储模块，各个模块也可以分别具有各自的存储模块。诸如此类的变形，均在本说明书的保护范围之内。
本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：（1）本申请实施例提供的聚焦超声探头的反向间隙补偿方法通过预先测出超声换能组件在各个工作偏转角度下以及沿对应方向转动时聚焦超声探头中的反向间隙，每次在手术时便可以根据超声换能组件的当前工作偏转角度和预转动方向直接确定聚焦超声探头中的反向间隙以对其进行实时补偿，从而可以确保聚焦超声治疗能够在准确的超声图像引导下顺利进行，有利于提高聚焦超声手术的安全性和治疗效果；（2）第一表面的法线方向与第二表面的法线方向之间的角度可以为180度，即成像换能器与治疗换能器在主体相对的两侧，这样有利于将超声换能组件的整体尺寸做得更小，从而使得整个聚焦超声探头的尺寸可以更小，以便于聚焦超声探头能够顺利放入腹腔镜套管针内。
需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
本领域内的技术人员应明白，本申请实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请实施例是参照根据本申请实施例提供方法、终端设备(系统)或计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
另外，当本申请说明书中使用了“第一”、“第二”、“第三”等术语描述各种特征时，这些术语仅用于对这些特征进行区分，而不能理解为指示或暗示特征之间的关联性、相对重要性或者隐含指明所指示的特征数量。
同时，本申请使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本申请中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。
Claims (8)
1.一种聚焦超声探头的反向间隙补偿方法，所述聚焦超声探头包括超声换能组件，所述超声换能组件包括治疗换能器、成像换能器和主体，所述成像换能器和所述治疗换能器被分别设置在所述主体的第一表面和第二表面上，其特征在于，所述方法包括：
获取所述超声换能组件分别在多个工作偏转角度下沿第一方向进行第一理想转动角度的转动时所述聚焦超声探头中的多个第一反向间隙以及沿与第一方向相反的第二方向进行第二理想转动角度的转动时所述聚焦超声探头中的多个第二反向间隙，其中，所述第一理想转动角度和所述第二理想转动角度的和为360度，所述第一理想转动角度或所述第二理想转动角度与所述第一表面的法线方向与所述第二表面的法线方向之间的角度相同；所述获取所述超声换能组件分别在多个工作偏转角度下沿第一方向进行第一理想转动角度的转动时所述聚焦超声探头中的多个第一反向间隙以及沿与第一方向相反的第二方向进行第二理想转动角度的转动时所述聚焦超声探头中的多个第二反向间隙包括：根据所述超声换能组件的工作偏转角度设置基板，使所述治疗换能器面向所述基板；通过所述治疗换能器在所述基板上形成融点，并确定所述融点在所述治疗换能器的聚焦平面坐标系中的第一坐标；基于所述第一理想转动角度驱动所述超声换能组件沿所述第一方向转动，然后通过所述成像换能器对所述融点进行成像，并确定所述融点在所述成像换能器的第一成像平面坐标系中的第二坐标；使所述成像换能器复位，再基于所述第二理想转动角度驱动所述超声换能组件沿所述第二方向转动，并确定所述融点在所述成像换能器的第二成像平面坐标系中的第三坐标；基于所述第一坐标和所述第二坐标确定与所述工作偏转角度对应的第一反向间隙，以及基于所述第一坐标和所述第三坐标确定与所述工作偏转角度对应的第二反向间隙；所述第一反向间隙或所述第二反向间隙由下式确定：，其中，θ为所述第一方向间隙或所述第二反向间隙，（x 0，y 0）为所述第一坐标，（x 1，y 1）为所述第二坐标或所述第三坐标；
根据所述多个第一反向间隙以及各个第一反向间隙与所述工作偏转角度和所述第一方向的对应关系、所述多个第二反向间隙以及各个第二反向间隙与所述工作偏转角度和所述第二方向的对应关系建立数据表；
确定所述超声换能组件的当前工作偏转角度以及预转动方向，并基于所述当前工作偏转角度以及所述预转动方向从所述数据表中确定目标反向间隙补偿值；所述预转动方向为所述第一方向或所述第二方向；所述基于所述当前工作偏转角度以及所述预转动方向从所述数据表中确定目标反向间隙补偿值包括：在所述数据表中找到与所述当前工作偏转角度和所述预转动方向对应的第一反向间隙或第二方向间隙，然后将其确定为所述目标反向间隙补偿值；
基于所述目标反向间隙补偿值对所述聚焦超声探头进行反向间隙补偿。
2.根据权利要求1所述的反向间隙补偿方法，其特征在于，所述聚焦超声探头包括与所述超声换能组件连接的线性驱动装置和旋转驱动装置，以分别用于驱动所述聚焦超声探头进行线性运动和旋转运动，其中，所述超声换能组件具有多个工作位移，所述超声换能组件在各个工作位移上具有多个工作偏转角度。
3.根据权利要求2所述的反向间隙补偿方法，其特征在于，所述方法还包括：
建立所述超声换能组件在多个工作位移上时分别对应的多个数据表；
确定超声换能组件的当前工作位移，并基于所述当前工作位移从所述多个数据表中确定目标数据表；
基于所述当前工作偏转角度以及所述预转动方向从所述目标数据表中确定目标反向间隙补偿值。
4.根据权利要求1所述的反向间隙补偿方法，其特征在于，所述基于所述目标反向间隙补偿值对所述聚焦超声探头进行反向间隙补偿，包括：
基于所述预转动方向选择所述第一理想转动角度或所述第二理想转动角度作为目标理想转动角度；
基于目标反向间隙补偿值与目标理想转动角度确定预转动角度；
基于所述预转动角度驱动所述超声换能组件沿所述预转动方向转动。
5.根据权利要求1所述的反向间隙补偿方法，其特征在于，所述第一表面的法线方向与所述第二表面的法线方向之间的角度不为0度。
6.根据权利要求5所述的反向间隙补偿方法，其特征在于，所述第一表面的法线方向与所述第二表面的法线方向之间的角度为180度。
7.一种聚焦超声探头的反向间隙补偿系统，所述聚焦超声探头包括超声换能组件，所述超声换能组件包括治疗换能器、成像换能器和主体，所述成像换能器和所述治疗换能器被分别设置在所述主体的第一表面和第二表面上，其特征在于，所述系统包括：
获取模块，所述获取模块用于获取所述超声换能组件分别在多个工作偏转角度下沿第一方向进行第一理想转动角度的转动时所述聚焦超声探头中的多个第一反向间隙以及沿与第一方向相反的第二方向进行第二理想转动角度的转动时所述聚焦超声探头中的多个第二反向间隙，其中，所述第一理想转动角度和所述第二理想转动角度的和为360度，所述第一理想转动角度或所述第二理想转动角度与所述第一表面的法线方向与所述第二表面的法线方向之间的角度相同；所述获取所述超声换能组件分别在多个工作偏转角度下沿第一方向进行第一理想转动角度的转动时所述聚焦超声探头中的多个第一反向间隙以及沿与第一方向相反的第二方向进行第二理想转动角度的转动时所述聚焦超声探头中的多个第二反向间隙包括：根据所述超声换能组件的工作偏转角度设置基板，使所述治疗换能器面向所述基板；通过所述治疗换能器在所述基板上形成融点，并确定所述融点在所述治疗换能器的聚焦平面坐标系中的第一坐标；基于所述第一理想转动角度驱动所述超声换能组件沿所述第一方向转动，然后通过所述成像换能器对所述融点进行成像，并确定所述融点在所述成像换能器的第一成像平面坐标系中的第二坐标；使所述成像换能器复位，再基于所述第二理想转动角度驱动所述超声换能组件沿所述第二方向转动，并确定所述融点在所述成像换能器的第二成像平面坐标系中的第三坐标；基于所述第一坐标和所述第二坐标确定与所述工作偏转角度对应的第一反向间隙，以及基于所述第一坐标和所述第三坐标确定与所述工作偏转角度对应的第二反向间隙；所述第一反向间隙或所述第二反向间隙由下式确定：，其中，θ为所述第一方向间隙或所述第二反向间隙，（x 0，y 0）为所述第一坐标，（x 1，y 1）为所述第二坐标或所述第三坐标；
建立模块，所述建立模块用于根据所述多个第一反向间隙以及各个第一反向间隙与所述工作偏转角度和所述第一方向的对应关系、所述多个第二反向间隙以及各个第二反向间隙与所述工作偏转角度和所述第二方向的对应关系建立数据表；
确定模块，所述确定模块用于确定所述超声换能组件的当前工作偏转角度以及预转动方向，并基于所述当前工作偏转角度以及所述预转动方向从所述数据表中确定目标反向间隙补偿值；所述预转动方向为所述第一方向或所述第二方向；所述基于所述当前工作偏转角度以及所述预转动方向从所述数据表中确定目标反向间隙补偿值包括：在所述数据表中找到与所述当前工作偏转角度和所述预转动方向对应的第一反向间隙或第二方向间隙，然后将其确定为所述目标反向间隙补偿值；
补偿模块，所述补偿模块用于基于所述目标反向间隙补偿值对所述聚焦超声探头进行反向间隙补偿。
8.根据权利要求7所述的反向间隙补偿系统，其特征在于，所述补偿模块包括：
选择单元，所述选择单元用于基于所述预转动方向选择所述第一理想转动角度或所述第二理想转动角度作为目标理想转动角度；
确定单元，所述确定单元用于基于目标反向间隙补偿值与目标理想转动角度确定预转动角度；
驱动单元，所述驱动单元用于基于所述预转动角度驱动所述超声换能组件沿所述预转动方向转动。
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