ES2968508T3 - Procedimiento y sistema de control de exploración por ultrasonidos, dispositivo de exploración por ultrasonidos y medio de almacenamiento - Google Patents
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Abstract
Un método de control de exploración por ultrasonido y un sistema de control de exploración por ultrasonido (30). El método de control de exploración por ultrasonido se aplica a un dispositivo de exploración por ultrasonido (3) que comprende un mecanismo de ejecución (34). El mecanismo de ejecución (34) comprende un brazo mecánico (341) y una sonda (343). El método de control de exploración por ultrasonido comprende: controlar el brazo mecánico (341) para impulsar la sonda (343) para que se mueva según una trayectoria de exploración establecida; controlar la sonda (343) para recoger una imagen de ultrasonido; identificar una región objetivo a partir de la imagen de ultrasonido recopilada; calcular la posición de la región objetivo en la imagen de ultrasonido y determinar si la posición de la región objetivo en la imagen de ultrasonido es una posición predeterminada; cuando la posición de la región objetivo en la imagen de ultrasonido no es la posición predeterminada, ajustar la trayectoria de exploración; y controlar el brazo mecánico (341) para impulsar la sonda (343) para que se mueva según la trayectoria de exploración ajustada. El sistema de control de exploración por ultrasonido (30) puede realizar la exploración automática del dispositivo de exploración por ultrasonido (3) y puede realizar una interacción flexible entre el dispositivo de exploración por ultrasonido (3) y un paciente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento y sistema de control de exploración por ultrasonidos, dispositivo de exploración por ultrasonidos y medio de almacenamiento
CAMPO
El objeto se refiere a un campo de la tecnología de procesamiento de imágenes, y más particularmente, a un procedimiento de control de exploración por ultrasonidos, un sistema de control de exploración por ultrasonidos, un dispositivo de exploración por ultrasonidos y un medio de almacenamiento.
ANTECEDENTES
Un dispositivo de exploración por ultrasonidos existente es semiautomático y sólo puede explorar una parte específica, y se requiere la asistencia de una enfermera durante un proceso de exploración del dispositivo de exploración por ultrasonidos. Además, durante un examen, rara vez se tiene en cuenta la interacción entre el ecógrafo y las personas cuando el ecógrafo está en movimiento. La tecnología actual no dispone de una buena solución para que el dispositivo de exploración por ultrasonidos pueda realizar una acción prescrita y mantener una interacción flexible con las personas. D1:US20080021317A1, divulga un mecanismo robótico que posiciona un transductor de exploración de volumen en múltiples ventanas acústicas de un paciente. Los datos ecográficos se adquieren de las ventanas y se combinan en un amplio campo de visión. El mecanismo robótico funciona sin contacto con el usuario, como en el caso de una exploración automatizada total o parcial del torso de un paciente. Alternativamente, el mecanismo robótico proporciona fuerza para reducir el esfuerzo del ecografista.
SUMARIO DE LA DIVULGACIÓN
Por lo tanto, es necesario proporcionar un procedimiento de control de exploración por ultrasonidos, un sistema de control de exploración por ultrasonidos, un dispositivo de exploración por ultrasonidos y un medio de almacenamiento, que puedan realizar la exploración automática del dispositivo de exploración por ultrasonidos y puedan realizar una interacción flexible entre el dispositivo de exploración por ultrasonidos y un paciente.
Un primer aspecto de la presente divulgación proporciona un procedimiento de control de exploración por ultrasonidos aplicado a un dispositivo de exploración por ultrasonidos que incluye un mecanismo de ejecución, incluyendo el mecanismo de ejecución un brazo mecánico y una sonda, incluyendo el procedimiento de control de exploración por ultrasonidos: controlar el brazo mecánico para conducir la sonda para que se mueva basándose en una trayectoria de exploración establecida; controlar la sonda para recoger una imagen de ultrasonidos; identificar un área objetivo a partir de la imagen de ultrasonidos; calcular una posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos, y determinar si la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos pertenece a una posición predeterminada; ajustar la trayectoria de exploración establecida cuando la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos no pertenece a la posición predeterminada; y controlar el brazo mecánico para conducir la sonda para que se mueva basándose en la trayectoria de exploración ajustada.
Antes de controlar el brazo mecánico para accionar la sonda para que se mueva en función de la trayectoria de exploración establecida, el procedimiento incluye además: determinar una parte que se va a examinar y convertir las coordenadas de posición inicial de la parte que se va a examinar en un primer sistema de coordenadas en el que se encuentra una cama de hospital en coordenadas de posición inicial de la parte que se va a examinar en un segundo sistema de coordenadas en el que se encuentra el dispositivo de exploración por ultrasonidos; y generar la trayectoria de exploración establecida en función de las coordenadas de posición inicial de la parte que se va a examinar en el segundo sistema de coordenadas, en el que la trayectoria de exploración establecida incluye una pluralidad de coordenadas de posición.
Preferiblemente, la conversión de las coordenadas de posición inicial de la parte que se va a examinar en el primer sistema de coordenadas en el que se encuentra la cama del hospital en coordenadas de posición inicial de la parte que se va a examinar en el segundo sistema de coordenadas en el que se encuentra el dispositivo de exploración por ultrasonidos incluye: calcular una matriz de conversiónRtransentre el primer sistema de coordenadas y el segundo sistema de coordenadas; calcular las coordenadas de posición inicial de la parte a examinar en el segundo sistema de coordenadas donde se encuentra el dispositivo de exploración por ultrasonidos mediante una fórmula p<1>=Rtranspo+ptransde acuerdo con la matriz de conversiónRtrans;donde p<1>representa un vector de posición inicial de la parte a examinar en el segundo sistema de coordenadas,Rtransrepresenta la matriz de conversión entre el primer sistema de coordenadas y el segundo sistema de coordenadas, p<0>representa un vector de posición inicial de la parte a examinar en el primer sistema de coordenadas, yptransrepresenta un vector de posición de un origen del primer sistema de coordenadas relativo al segundo sistema de coordenadas.
El mecanismo de ejecución incluye además un sensor de fuerza, el procedimiento incluye además: controlar un valor de presión entre la sonda y la pieza a examinar para que sea un valor constante, incluyendo: detectar un valor de presión real entre la sonda y la pieza a examinar en cada ciclo de control utilizando el sensor de fuerza; calcular una cantidad de cambio de posiciónApde cambio de posición utilizando una fórmula de cambio de posición preestablecida de acuerdo con el valor de presión real, en donde Ap=Kp*ef+Kd *Aef En dondeKprepresenta un valor proporcional preestablecido yKdrepresenta una ganancia diferencial preestablecida;efrepresenta un valor de error de presión entre un valor de presión objetivo preestablecido y el valor de presión real en un ciclo de control; Aef representa una cantidad de cambio de error entre un valor de error de presión correspondiente a un ciclo de control actual y un valor de error de presión correspondiente a un ciclo de control anterior; y controlando el brazo mecánico para conducir la sonda para realizar un cambio de posición con la cantidad de cambio de posiciónApen una dirección vertical basada en el segundo sistema de coordenadas.
Preferiblemente, el control del brazo mecánico para conducir la sonda para hacer el cambio de posición con la cantidad de cambio de posiciónApen la dirección vertical basada en el segundo sistema de coordenadas incluye: controlar el brazo mecánico para conducir la sonda para que se mueva hacia abajo en la dirección vertical basado en el segundo sistema de coordenadas, cuando la cantidad de cambio de posiciónApes un valor positivo; controlar el brazo mecánico para conducir la sonda para que se mueva hacia arriba en la dirección vertical basado en el segundo sistema de coordenadas, cuando la cantidad de cambio de posiciónApes un valor negativo; y no controlar el brazo mecánico para conducir la sonda para que se mueva en la dirección vertical basado en el segundo sistema de coordenadas, cuando la cantidad de cambio de posiciónApes 0.
El mecanismo de ejecución incluye además un sensor de fuerza, el procedimiento incluye además: detectar una fuerza de impacto lateral F recibida por la sonda usando el sensor de fuerza ; calcular una cantidad de cambio de posición S de acuerdo con la fuerza de impacto lateral F recibida por la sonda, donde la cantidad de cambio de posición S=F*K. F representa una magnitud de la fuerza de impacto lateral, y K es un coeficiente conocido; y controlar el brazo mecánico para conducir la sonda para que se mueva una distancia preestablecida a lo largo de una dirección de la fuerza de impacto lateral, según una relación de magnitud entre la cantidad de cambio de posición calculada S y una cantidad de cambio de posición máxima preestablecida.
Cuando la cantidad de cambio de posición calculada S es menor o igual que la cantidad de cambio de posición máxima, la distancia prefijada es igual a la cantidad de cambio de posición calculada; cuando la cantidad de cambio de posición calculada es mayor que la cantidad de cambio de posición máxima, la distancia prefijada es igual a la cantidad de cambio de posición máxima.
Controlar el brazo mecánico para conducir la sonda para mover la distancia preestablecida a lo largo de la dirección de la fuerza de impacto lateral incluye: calcular una velocidad de movimiento de acuerdo con un ciclo de control preestablecido y la distancia preestablecida; y controlar el brazo mecánico para conducir la sonda para mover la distancia preestablecida a lo largo de la dirección de la fuerza de impacto lateral a la velocidad de movimiento.
Preferiblemente, el cálculo de la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos, y la determinación de si la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos pertenece a la posición predeterminada incluye: determinar un centro de un círculo circunscrito más pequeño del área objetivo; calcular las coordenadas de posición del centro determinado en la imagen de ultrasonidos; determinar que la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos pertenece a la posición predeterminada, cuando una abscisa y una ordenada correspondientes al centro determinado son las mismas que las correspondientes a la posición central de la imagen de ultrasonidos, o cuando un valor de diferencia entre la abscisa correspondiente al centro determinado y la abscisa correspondiente a la posición central de la imagen de ultrasonidos es menor que un valor preestablecido y un valor de diferencia entre la ordenada correspondiente al centro determinado y la ordenada correspondiente a la posición central de la imagen de ultrasonidos es menor que el valor preestablecido; y determinar que la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos no pertenece a la posición predeterminada, cuando el valor de la diferencia entre la abscisa correspondiente al centro determinado y la abscisa correspondiente a la posición central de la imagen de ultrasonidos es mayor o igual que el valor preestablecido y/o el valor de la diferencia entre la ordenada correspondiente al centro determinado y la ordenada correspondiente a la posición central de la imagen de ultrasonidos es mayor o igual que el valor preestablecido.
Preferiblemente, el ajuste de la trayectoria de exploración establecida incluye: calcular un primer valor de diferencia entre la abscisa correspondiente a la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos y la abscisa correspondiente a la posición predeterminada; calcular un segundo valor de diferencia entre la ordenada correspondiente a la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos y la ordenada correspondiente a la posición predeterminada; y ajustar la trayectoria de exploración basándose en el primer valor de diferencia y el segundo valor de diferencia.
Un segundo aspecto de la presente divulgación proporciona un dispositivo de exploración por ultrasonidos, que incluye: un procesador; y un dispositivo de almacenamiento que almacena uno o más programas informáticos, que cuando son ejecutados por el procesador, hacen que el procesador realice un procedimiento de control de exploración por ultrasonidos.
Un tercer aspecto de la presente divulgación proporciona un medio de almacenamiento no volátil que tiene programas informáticos almacenados en el mismo, cuando los programas informáticos son ejecutados por un procesador, el procesador está configurado para realizar un procedimiento de control de exploración por ultrasonidos.
Un cuarto aspecto de la presente divulgación proporciona un sistema de control de exploración por ultrasonidos que se ejecuta en un dispositivo de exploración por ultrasonidos que incluye un mecanismo de ejecución, el mecanismo de ejecución que incluye un brazo mecánico y una sonda, el sistema de control de exploración por ultrasonidos que incluye: un módulo de control, que se utiliza para controlar el brazo mecánico para conducir la sonda para moverse basado en una trayectoria de exploración establecida; el módulo de control se utiliza además para controlar la sonda para recoger una imagen de ultrasonidos; el módulo de control se utiliza además para identificar un área objetivo de la imagen de ultrasonidos; el módulo de control se utiliza además para calcular una posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos, y determinar si la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos pertenece a una posición predeterminada; el módulo de control se utiliza además para ajustar la trayectoria de exploración establecida cuando la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos no pertenece a la posición predeterminada; y el módulo de control se utiliza además para controlar el brazo mecánico para impulsar la sonda para que se mueva basándose en la trayectoria de exploración ajustada.
El procedimiento de control de exploración por ultrasonidos, el sistema de control de exploración por ultrasonidos, el dispositivo de exploración por ultrasonidos y el medio de almacenamiento proporcionados por la presente divulgación pueden realizar la exploración automática del dispositivo de exploración por ultrasonidos y pueden realizar la interacción flexible entre el dispositivo de exploración por ultrasonidos y un paciente. La invención se define en las reivindicaciones adjuntas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para describir con mayor claridad las soluciones técnicas de las realizaciones de la presente divulgación o del estado de la técnica, a continuación se presentan brevemente los dibujos que deben utilizarse en la descripción de las realizaciones o del estado de la técnica. Obviamente, los dibujos en la siguiente descripción son solamente realizaciones de la presente divulgación. Para los expertos en la materia, se pueden obtener otros dibujos según los dibujos proporcionados sin trabajo creativo.
La figura 1 es un diagrama estructural de un dispositivo de exploración por ultrasonidos proporcionado por una realización preferida de la presente divulgación.
La figura 2A es un diagrama de un entorno de aplicación de un procedimiento de control de exploración por ultrasonidos proporcionado por la realización preferida de la presente divulgación.
La figura 2B ilustra una conversión de un primer sistema de coordenadas a un segundo sistema de coordenadas.
La figura 3 es un diagrama esquemático de un sistema de control de exploración por ultrasonidos proporcionado por una realización preferida de la presente divulgación.
La figura 4 es un diagrama de flujo de un procedimiento de control de exploración por ultrasonidos proporcionado por una realización preferida de la presente divulgación.
La figura 5 ilustra un proceso de exploración de una glándula tiroides.
Las siguientes realizaciones ilustran aún más la presente divulgación en conjunción con los dibujos antes mencionados.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Para poder comprender el objeto, las características y las ventajas de las realizaciones de la presente divulgación, se describirán a continuación realizaciones de la divulgación, a modo de realizaciones únicamente, con referencia a los dibujos. Cabe señalar que los detalles y características no contradictorios de las realizaciones de la presente divulgación pueden combinarse entre sí.
En la siguiente descripción, se explican detalles específicos para hacer comprensibles las realizaciones de la presente divulgación. Las realizaciones descritas son sólo una parte de, en lugar de todas las realizaciones de la presente divulgación de ellos. Basándose en las realizaciones de la presente divulgación, otras realizaciones obtenidas por una persona con conocimientos ordinarios en la materia sin trabajo creativo estarán dentro del alcance de la presente divulgación.
A menos que se defina lo contrario, todos los términos técnicos utilizados en el presente documento tienen el mismo significado que comúnmente se entiende por un experto en la materia. Los términos técnicos utilizados en el presente documento no deben considerarse limitativos del alcance de las realizaciones.
Con referencia a la figura 1, que es un diagrama estructural de un dispositivo de exploración por ultrasonidos proporcionado por una realización preferida de la presente divulgación. Véase, por favor, también la figura 2A, que es un diagrama de entorno de aplicación del procedimiento de control de exploración por ultrasonidos proporcionado por la realización preferida de la presente divulgación.
En una realización, el dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 puede realizar un examen médico por ultrasonidos en un objeto examinado que yace en una cama de hospital 4.
En una realización preferida de la presente divulgación, el dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 incluye un dispositivo de almacenamiento 31, al menos un procesador 32, al menos un bus de comunicación 33 y un mecanismo de ejecución 34 que están conectados eléctricamente entre sí.
Los expertos en la materia deben entender que la estructura del dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 mostrado en la figura 1 no constituye una limitación de la realización de la presente divulgación. Puede ser una estructura tipo bus o en forma de estrella. El dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 también puede incluir más o menos hardware o software del que se muestra, o tener diferentes disposiciones de componentes. Por ejemplo, el dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 también puede incluir una pantalla de visualización.
En algunas realizaciones, el dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 incluye un terminal que puede realizar automáticamente cálculos numéricos y/o procesar información de acuerdo con instrucciones preestablecidas o almacenadas, y su hardware incluye, entre otros, un microprocesador y un circuito integrado de aplicación específica, matrices de puertas programables, procesadores digitales y dispositivos integrados, etc.
Cabe señalar que el dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 es sólo un ejemplo. Si otros productos electrónicos existentes o futuros pueden adaptarse a la presente divulgación, también deben incluirse en el ámbito de protección de la presente divulgación e incluirse por referencia.
En algunas realizaciones, el dispositivo de almacenamiento 31 puede utilizarse para almacenar códigos de programa y diversos datos de programas informáticos. Por ejemplo, el dispositivo de almacenamiento 31 puede utilizarse para almacenar un sistema de control de exploración por ultrasonidos 30 instalado en el dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 e implementar la finalización del almacenamiento de programas o datos durante una operación del dispositivo de exploración por ultrasonidos 3. El dispositivo de almacenamiento 31 puede incluir memoria de sólo lectura (ROM), memoria de sólo lectura programable (PROM) y memoria de sólo lectura programable borrable. EPROM), memoria de sólo lectura programable una sola vez (OTPROM), memoria de sólo lectura programable y electrónica (EEPROM), disco compacto de memoria de solo lectura (CD-ROM) u otro almacenamiento en disco óptico, almacenamiento en disco, almacenamiento en cinta magnética o cualquier otro medio de almacenamiento no transitorio legible por ordenador que pueda utilizarse para transportar o almacenar datos.
En algunas realizaciones, el al menos un procesador 32 puede estar compuesto de un circuito integrado. Por ejemplo, el al menos un procesador 32 puede estar compuesto de un único circuito integrado empaquetado o puede estar compuesto de múltiples circuitos integrados empaquetados con la misma función o diferente función. El al menos un procesador 32 incluye una o más unidades centrales de procesamiento (CPU), uno o más microprocesadores, uno o más chips de procesamiento digital, uno o más procesadores gráficos y varios chips de control. El al menos un procesador 32 es una unidad de control del dispositivo de exploración por ultrasonidos 3. El al menos un procesador 32 utiliza diversas interfaces y líneas para conectar diversos componentes del dispositivo de exploración por ultrasonidos 3, y ejecuta programas o módulos o instrucciones almacenados en el dispositivo de almacenamiento 31, e invoca datos almacenados en el dispositivo de almacenamiento 31 para realizar diversas funciones del dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 y para procesar datos, por ejemplo, para realizar una función de detección de exploración por ultrasonidos en el paciente tumbado en la cama 4. (Los detalles específicos se introducirán más adelante).
Debe tenerse en cuenta que, para facilitar que el paciente comprenda una postura tumbada específica de un examen por ultrasonidos, antes del examen por ultrasonidos pueden darse las instrucciones correspondientes en la cama de hospital 4 por adelantado. Como se muestra en la figura 2A, el paciente puede recibir instrucciones en la cama de hospital 4 en un diagrama o de otra forma sobre cómo tumbarse, de modo que el paciente pueda tumbarse en la cama de hospital 4 para el examen ecográfico de acuerdo con las instrucciones.
En algunas realizaciones, el al menos un bus de comunicación 33 está configurado para implementar una conexión de comunicación entre el dispositivo de almacenamiento 31 y el al menos un procesador 32, y similares.
Como se muestra en la figura 2A, en esta realización, el mecanismo de ejecución 34 del dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 incluye un brazo mecánico 341, un sensor de fuerza 342, y una sonda 343. Preferiblemente, el brazo mecánico 341 es un brazo robótico de seis grados de libertad. El sensor de fuerza 342 está dispuesto en un extremo del brazo mecánico 341, y la sonda 343 está dispuesta bajo el sensor de fuerza 342. El sensor de fuerza 342 puede estar conectado directa o indirectamente a la sonda 343. El sensor de fuerza 342 se utiliza para detectar un valor de presión entre la sonda 343 y una pieza a examinar cuando la sonda 343 está en contacto con la pieza a examinar.
En una realización, el sensor de fuerza 342 también puede detectar una fuerza de impacto lateral recibida por la sonda 343.
En una realización, el sistema de control de exploración por ultrasonidos 30 puede convertir las coordenadas de posición inicial de la parte que se va a examinar en un primer sistema de coordenadas donde se encuentra la cama de hospital 4 en coordenadas de posición inicial de la parte que se va a examinar en un segundo sistema de coordenadas donde se encuentra el dispositivo de exploración por ultrasonidos 3. El sistema de control de exploración por ultrasonidos 30 puede generar una trayectoria de exploración para la sonda 343 basándose en las coordenadas de posición iniciales de la pieza a examinar en el segundo sistema de coordenadas, y puede controlar el brazo mecánico 341 para impulsar la sonda 343 para que se mueva basándose en la trayectoria de exploración. Los detalles se presentarán más adelante.
En para ilustrar claramente la presente divulgación, como se muestra en la figura 2A y la figura 2B, en esta realización, un eje OZ del primer sistema de coordenadas es una dirección plomada hacia arriba, un eje OX del primer sistema de coordenadas es una dirección horizontal dirigida hacia la derecha, y un eje Y del primer sistema de coordenadas es una dirección vertical a un plano formado por el eje OX y el eje OZ. En esta realización, el segundo sistema de coordenadas es un sistema de coordenadas obtenido rotando primero el primer sistema de coordenadas alrededor del eje Z en -90 grados, y rotando después alrededor del eje X en 180 grados. Cabe señalar que el establecimiento del primer sistema de coordenadas y el segundo sistema de coordenadas es sólo un ejemplo, y no debe interpretarse como una limitación a la invención.
En esta realización, el sistema de control de exploración por ultrasonidos 30 puede incluir uno o más módulos, y el uno o más módulos se almacenan en el dispositivo de almacenamiento 31 y son ejecutados por uno o más procesadores (por ejemplo, el procesador 32) para completar la presente divulgación.
Por ejemplo, con referencia a la figura 3, el sistema de control de exploración por ultrasonidos 30 incluye un módulo de determinación 301 y un módulo de control 302. El módulo al que se refiere la presente divulgación es un segmento de programa de un programa informático que puede completar una función especificada. La función detallada de cada módulo se describirá en detalle junto con el diagrama de flujo de la figura 4.
La figura 4 es un diagrama de flujo de un procedimiento de control de exploración por ultrasonidos proporcionado por una realización preferida de la presente divulgación.
En esta realización, el procedimiento de control de exploración por ultrasonidos puede aplicarse al dispositivo 3 de exploración por ultrasonidos. Para el dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 que necesita ejecutar una función del control de exploración por ultrasonidos, el dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 puede integrar directamente la función del control de exploración por ultrasonidos proporcionada por el procedimiento de la presente divulgación, o la función del control de exploración por ultrasonidos puede estar en forma de un kit de desarrollo de software (SDK) ejecutado en el dispositivo de exploración por ultrasonidos 3.
Como se muestra en la figura 4, el procedimiento de control de la exploración por ultrasonidos incluye los siguientes bloques. En función de las necesidades, se puede cambiar el orden de los bloques del diagrama de flujo y omitir algunos.
Bloque S11, el módulo determinante 301 determina una parte que se va a examinar, y convierte las coordenadas de posición inicial de la parte que se va a examinar en el primer sistema de coordenadas en el que está situada la cama de hospital 4 en coordenadas de posición inicial de la parte que se va a examinar en el segundo sistema de coordenadas en el que está situado el dispositivo de exploración por ultrasonidos 3.
En esta realización, el módulo determinante 301 puede determinar la parte a examinar en respuesta a la entrada de un usuario (por ejemplo, un médico ecografista).
Por ejemplo, el módulo determinante 301 puede disponer y mostrar varias partes (como el corazón, la tiroides, etc.) que pueden explorarse por ultrasonidos en una pantalla de visualización del dispositivo de exploración por ultrasonidos 3, y luego determinar la parte que debe examinarse según la selección del usuario. De este modo, puede determinarse la parte que debe examinarse.
En una realización, la conversión de las coordenadas de posición inicial de la parte a examinar en el primer sistema de coordenadas donde se encuentra la cama de hospital 4 en coordenadas de posición inicial de la parte a examinar en el segundo sistema de coordenadas donde se encuentra el dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 incluye (a1)-(a2):
(a1) Calcular una matriz de conversiónRtransentre el primer sistema de coordenadas y el segundo sistema de coordenadas.
(a2) Calcular las coordenadas de posición inicial de la parte que se va a examinar en el segundo sistema de coordenadas en el que se encuentra el dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 mediante una fórmula p<1>=Rtranspa+ptransde acuerdo con la matriz de conversiónRtrans.
Donde p<1>representa un vector de posición inicial de la pieza a examinar en el segundo sistema de coordenadas,Rtransrepresenta la matriz de conversión entre el primer sistema de coordenadas y el segundo sistema de coordenadas, p<0>representa un vector de posición inicial de la pieza a examinar en el primer sistema de coordenadas, y Ptrans representa un vector de posición de un origen del primer sistema de coordenadas relativo al segundo sistema de coordenadas.
En esta realización, los vectores de posición inicial p0 de diferentes partes a ser examinadas en el primer sistema de coordenadas son diferentes, y el vector de posición inicial p0 de cada parte a ser examinada en el primer sistema de coordenadas puede ser preestablecido. Por lo tanto, una vez determinada la pieza a examinar, se puede determinar el vector de posición inicialp0 correspondiente a la pieza a examinar.
En una realización, refiriéndose a la figura 2A y la figura 2B, el segundo sistema de coordenadas es un sistema de coordenadas que se obtiene rotando primero el primer sistema de coordenadas alrededor del eje Z en -90 grados, y luego rotando el eje X en 180 grados.
En una realización, la matriz de conversión
En donde
Bloque S12, el módulo de determinación 301 genera una trayectoria de exploración para la sonda 343 del dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 basándose en las coordenadas de posición iniciales de la pieza a examinar en el segundo sistema de coordenadas. En esta realización, el módulo de determinación 301 utiliza una pluralidad de coordenadas de posición para definir la trayectoria de exploración. En otras palabras, la trayectoria de exploración incluye una pluralidad de coordenadas de posición.
En esta realización, el módulo de determinación 301 establece las coordenadas de posición iniciales de la pieza a examinar en el segundo sistema de coordenadas como punto de partida de la trayectoria de exploración. En otras palabras, la pluralidad de coordenadas de posición incluye las coordenadas de posición inicial de la pieza a examinar en el segundo sistema de coordenadas, y las coordenadas de posición inicial de la pieza a examinar en el segundo sistema de coordenadas se establece como punto de partida de la sonda 343.
<Por ejemplo, supongamos que la trayectoria de exploración es traj = {p i ,p>2<,p>3<...pn}, entonces p i , p>2<, p>3<...pn son las>coordenadas de posición que definen la trayectoria de exploración,<p1>es la coordenada de posición inicial de la pieza a examinar en el segundo sistema de coordenadas, es decir, el punto de partida de la sonda 343.
Bloque S13, el módulo de control 302 controla el brazo mecánico 341 del dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 para impulsar la sonda 343 para que se mueva basándose en la trayectoria de exploración.
Por ejemplo, el módulo de control 302 controla el brazo mecánico 341 del dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 para conducir la sonda 343 a moverse primero al punto de inicio de la trayectoria de exploración, es decir, moverse<a las coordenadas de posición p>1<.>
En una realización, cuando el módulo de control 302 controla el brazo mecánico 341 del dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 para impulsar la sonda 343 para que se mueva basándose en la trayectoria de exploración, el módulo de control 302 también controla un valor de presión entre la sonda 343 y la parte que se va a examinar para que sea un valor constante.
En una realización, el control del valor de presión entre la sonda 343 y la pieza a examinar a un valor constante incluye (b1)-(b3):
(b1) Detectar un valor de presión real entre la sonda 343 y la pieza a examinar en cada ciclo de control (por ejemplo, 8 ms) mediante el sensor de fuerza 342;
(b2) Calcular una cantidad de cambio de posiciónÁpde cambio de posición utilizando una fórmula de cambio de posición preestablecida según el valor de presión real, en la que
DondeKprepresenta un valor proporcional preestablecido yKdrepresenta una ganancia diferencial preestablecida. Es decir,KpyKdson ambos números conocidos.efrepresenta un valor de error de presión entre un valor de presión objetivo preestablecido y el valor de presión real (es decir, un valor de diferencia entre el valor de presión objetivo y el valor de presión real) en un ciclo de control.Aefrepresenta una cantidad de cambio de error entre un valor de error de presión correspondiente a un ciclo de control actual y un valor de error de presión correspondiente a un ciclo de control anterior (es decir, un valor de diferencia entre los valores de error de presión correspondientes a dos ciclos de control adyacentes).
(b3) Controlar el brazo mecánico 341 para conducir la sonda 343 para hacer un cambio de posición con la cantidad de cambio de posiciónApen una dirección vertical basada en el segundo sistema de coordenadas, por ejemplo, moverse a lo largo del eje Z del segundo sistema de coordenadas con la cantidad de cambio de posición Ap.
Cabe señalar que la dirección vertical en la realización se refiere a una dirección de plomada.
Específicamente, el control del brazo mecánico 341 para conducir la sonda 343 para hacer un cambio de posición con la cantidad de cambio de posiciónApen una dirección vertical basada en el segundo sistema de coordenadas incluye (b31)-(b33):
(b31) Cuando la cantidad de cambio de posiciónApes un valor positivo, controlar el brazo mecánico 341 para impulsar la sonda 343 para que se mueva hacia abajo en la dirección vertical basándose en el segundo sistema de coordenadas.
(b32) Cuando la cantidad de cambio de posiciónApes un valor negativo, controlar el brazo mecánico 341 para impulsar la sonda 343 para que se mueva hacia arriba en la dirección vertical basándose en el segundo sistema de coordenadas.
(b33) Cuando la cantidad de cambio de posiciónApes 0, no controlar el brazo mecánico 341 para conducir la sonda 343 para moverse en la dirección vertical basado en el segundo sistema de coordenadas.
En una realización, cuando el módulo de control 302 controla el brazo mecánico 341 del dispositivo de exploración por ultrasonidos 3 para impulsar la sonda 343 para que se mueva basándose en la trayectoria de exploración, el módulo de control 302 también detecta una fuerza de impacto lateral F recibida por la sonda 343 utilizando el sensor de fuerza 342.
En una realización, cuando el sensor de fuerza 342 obtiene la fuerza de impacto lateral F recibida por la sonda 343, el módulo de control 302 también activa una estrategia de protección de fuerza de acuerdo con la fuerza de impacto lateral F recibida por la sonda 343 , para lograr una interacción flexible entre la sonda 343 y el paciente.
En una realización, la activación de la estrategia de protección de fuerza en función de la fuerza de impacto lateral F recibida por la sonda 343 incluye (c1)-(c3):
(c1) Calcular una cantidad de cambio de posición S en función de la fuerza de impacto lateral F recibida por la sonda 343, donde la cantidad de cambio de posición S=F*K. F representa una magnitud de la fuerza de impacto lateral. K es un coeficiente conocido.
En esta realización, una magnitud de K está relacionada con la parte a examinar del objeto examinado. Por ejemplo, una magnitud de K que corresponde a un abdomen humano equivale a 0,0001, y una magnitud de K que corresponde a una tiroides humana equivale a 0,0005.
(c2) Determinar una relación de magnitud entre la cantidad de cambio de posición calculada y una cantidad de cambio de posición máxima preestablecida (por ejemplo, 0,003 m).
(c3) Controlar el brazo mecánico 341 para conducir la sonda 343 para que se mueva una distancia preestablecida a lo largo de una dirección de la fuerza de impacto lateral, de acuerdo con la relación de magnitud entre la cantidad de cambio de posición calculada y la cantidad de cambio de posición máxima.
En este caso, cuando la cantidad de cambio de posición calculada es menor o igual que la cantidad de cambio de posición máxima, la distancia preestablecida es igual a la cantidad de cambio de posición calculada. Cuando la cantidad de cambio de posición calculada es mayor que la cantidad de cambio de posición máxima, la distancia prefijada es igual a la cantidad de cambio de posición máxima.
Debe tenerse en cuenta que el ajuste del cambio de posición máximo es para evitar que la sonda 343 se separe de la parte a examinar (es decir, la piel del paciente) debido a una fuerza de impacto lateral excesiva de la sonda 343, provocando así que las imágenes de ultrasonidos no sean continuas y aparezcan otros problemas.
En una realización, el control del brazo mecánico 341 para conducir la sonda 343 para mover una distancia preestablecida a lo largo de una dirección de la fuerza de impacto lateral, de acuerdo con la relación de magnitud entre la cantidad de cambio de posición calculada y la cantidad de cambio de posición máxima incluyen:
(c31) Cálculo de una velocidad de desplazamiento en función de un ciclo de control preestablecido y de la distancia preestablecida.
Por ejemplo, suponiendo que el ciclo de control es de 8 ms y la distancia prefijada es de 0,003 m, entonces la velocidad de desplazamiento es de 0,375 m/s.
(c32) Controlar el brazo mecánico 341 para conducir la sonda 343 para que se mueva la distancia preestablecida a lo largo de la dirección de la fuerza de impacto lateral a la velocidad de movimiento.
Bloque S14, Cuando la sonda 343 se mueve actualmente a cualquiera de las coordenadas de posición de la trayectoria de exploración, el módulo de control 302 controla la sonda 343 para recoger una imagen de ultrasonidos, obteniéndose así una imagen de ultrasonidos correspondiente a las coordenadas de posición actuales.
Por ejemplo, suponiendo que la sonda 341 se mueve actualmente al punto inicial de la trayectoria de exploración, el módulo de control 302 controla la sonda 343 para recoger al menos una imagen de ultrasonidos correspondiente a la posición inicial.
Bloque S15, el módulo de control 302 identifica un área objetivo a partir de la imagen de ultrasonidos.
En una realización, el módulo de control 302 puede identificar el área objetivo a partir de la imagen de ultrasonidos utilizando un algoritmo de segmentación de instancias.
En una realización, la identificación del área objetivo desde la imagen de ultrasonidos usando un algoritmo de segmentación de instancia incluye (d1)-(d6):
(d1) Extraer características mediante la introducción de la imagen ecográfica en una red neuronal convolucional regional (R-CNN);
(d2) Generar ventanas de propuesta (propuestas) en una red de propuesta regional (RPN), en la que se generan N ventanas de propuesta para cada imagen de ultrasonidos;
(d3) Asignar las ventanas propuestas al mapa de características de convolución de una última capa de la R-CNN; (d4) Generar un mapa de características de tamaño fijo correspondiente a cada región de interés (RoI) mediante alineación de RoI de pirámide (Alineación de ROI);
(d5) Realizar una conexión completa en los mapas de características de tamaño fijo para completar la clasificación de objetivos y la regresión de la caja delimitadora;
(d6) Establecer el error de clasificación, el error de detección y el error de segmentación como la función de pérdida total, y utilizar el descenso de gradiente estocástico para optimizar la función de pérdida.
Cabe señalar que, en esta realización, una fórmula de retropropagación de alineación de ROI es:
En esta realización,x,*(r, j)es la posición coordinada de un flotador. Antes de agrupar la característica FIG , cada uno de losx, * (r,j) son menores que las coordenadas horizontales y verticales de un punto correspondiente debe recibir el gradiente de punto de retornoyrj. d(i,i * (r,j)) representa una distancia entre dos puntos.AhyAwrepresentanx,yx, * (r, j)de la diferencia entre coordenadas horizontales y verticales, aquí incorporadas por coeficiente de interpolación bilineal en el gradiente original en.
En otras realizaciones, el módulo de control 302 también puede utilizar un procedimiento de coincidencia de plantilla para identificar el área objetivo a partir de la imagen de ultrasonidos. Es decir, el módulo de control 302 puede comparar la imagen de ultrasonidos con una imagen de plantilla almacenada previamente e identificar el área objetivo de acuerdo con la similitud de la imagen. Este es el estado de la técnica en este campo y no se repetirá aquí.
Bloque S16, el módulo de control 302 calcula una posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos, y determina si la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos es una posición predeterminada. Cuando la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos no pertenece a la posición predeterminada, se ejecuta el bloque S17. Cuando la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos pertenece a la posición predeterminada, se ejecuta el bloque S18.
En una realización, la posición predeterminada se refiere a una posición central de la imagen de ultrasonidos.
En una realización, el cálculo de la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos y la determinación de si la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos es una posición predeterminada incluye (e1)-(e4):
(e l) Determinar el centro del círculo circunscrito más pequeño del área objetivo.
(e2) Calcular las coordenadas de posición del centro determinado en la imagen ecográfica.
En una realización, puede establecerse un sistema de coordenadas bidimensional basado en la imagen de ultrasonidos, por ejemplo, el sistema de coordenadas bidimensional se establece estableciendo una esquina de la imagen de ultrasonidos como el origen, estableciendo una dirección horizontal de la imagen de ultrasonidos como el eje X, y estableciendo la dirección vertical como el eje Y. De este modo, pueden determinarse las coordenadas de posición del centro determinado en la imagen de ultrasonidos.
(e3) Cuando una abscisa y una ordenada correspondientes al centro determinado son las mismas que las correspondientes a la posición central de la imagen de ultrasonidos, o cuando un valor de diferencia entre la abscisa correspondiente al centro determinado y la abscisa correspondiente a la posición central de la imagen de ultrasonidos es menor que un valor predeterminado y un valor de diferencia entre la ordenada correspondiente al centro determinado y la ordenada correspondiente a la posición central de la imagen de ultrasonidos es menor que el valor predeterminado, se determina que la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos pertenece a la posición predeterminada.
(e4) Cuando el valor de la diferencia entre la abscisa correspondiente al centro determinado y la abscisa correspondiente a la posición central de la imagen de ultrasonidos es mayor o igual que el valor predeterminado y/o el valor de la diferencia entre la ordenada correspondiente al centro determinado y la ordenada correspondiente a la posición central de la imagen de ultrasonidos es mayor o igual que el valor predeterminado, se determina que la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos no pertenece a la posición predeterminada.
Bloque S17, cuando la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos no pertenece a la posición predeterminada, el módulo de control 302 ajusta la trayectoria de exploración.
En una realización, el ajuste de la trayectoria de exploración incluye (f1)-(f3):
(f1) Calcular un primer valor de diferencia entre la abscisa correspondiente a la posición de la zona objetivo en la imagen de ultrasonidos y la abscisa correspondiente a la posición predeterminada;
(f2) Calcular un segundo valor de diferencia entre la ordenada correspondiente a la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos y la ordenada correspondiente a la posición predeterminada;
(f3) Ajustar la trayectoria de exploración basándose en el primer valor de diferencia y el segundo valor de diferencia.
Por ejemplo, suponiendo que el primer valor de diferencia es 1 y el segundo valor de diferencia es 0, entonces se añade el primer valor de diferencia a la abscisa correspondiente a cada coordenada de posición de la trayectoria escaneada, y se añade el segundo valor de diferencia a la ordenada correspondiente a cada coordenada de posición de la trayectoria escaneada, para realizar el ajuste de la trayectoria escaneada. Una vez ejecutado el bloque S17, el proceso vuelve al bloque S13. Cabe señalar que cuando el proceso vuelve al bloque S13 desde el bloque S17, el módulo de control 302 controla el brazo mecánico 341 para impulsar la sonda 343 para que se mueva en función de la trayectoria de exploración ajustada.
Por ejemplo, suponiendo que la sonda 343 se encuentra actualmente en la posición p<1>de la trayectoria de exploración antes del ajuste, en la trayectoria de exploración ajustada, la posición p<1>se ajusta correspondientemente para serp1,entonces el módulo de control 302 controla el brazo mecánico 341 para impulsar la sonda 343 para que se mueva a la posición ajustada p-T de la trayectoria de exploración ajustada.
Bloque S18, el módulo de control 302 determina si se ha adquirido una imagen de ultrasonidos recogida por la sonda 343 en cada coordenada de posición de la trayectoria de exploración. Una vez adquirida la imagen recogida por la sonda 343 en cada una de las coordenadas de posición de la trayectoria de exploración, el proceso finaliza. Cuando no se ha adquirido toda la imagen de ultrasonidos recogida por la sonda 343 en cada coordenada de posición de la trayectoria de exploración (es decir, la sonda 343 no ha completado la trayectoria de exploración), se ejecuta el bloque S13.
Cabe señalar que cuando el proceso pasa al bloque S13 desde el bloque S18, en el bloque S13, el módulo de control 302 controla el brazo mecánico 341 para impulsar la sonda 343 para que se mueva desde unas coordenadas de posición actuales a unas coordenadas de posición siguientes de la trayectoria de exploración. Por ejemplo, controlando el brazo mecánico 341 para que la sonda 343 se desplace de una posiciónpi a una posiciónp2.
Para facilitar a los expertos en la materia la comprensión de la presente divulgación, por ejemplo, haciendo referencia a la figura 5, tomando como ejemplo la exploración del tiroides. En el proceso de escaneado, primero se escanea una parte central de la tiroides según la etapa 1 mostrado en la figura 5, y luego escanear un lado izquierdo y un lado derecho de la tiroides según la etapa 2 y la etapa 3 respectivamente mostradas en la figura 5. De acuerdo con este proceso de exploración, el sistema de control de exploración por ultrasonidos 30 genera una trayectoria de exploración correspondiente, identifica un área de la tiroides utilizando algoritmos de procesamiento de imágenes cuando la sonda ejecuta la exploración de acuerdo con la trayectoria de exploración, y ajusta la trayectoria de exploración en tiempo real de acuerdo con el área identificada, de forma que se consigue una exploración totalmente automática de la glándula tiroides.
Según la descripción antedicha, el procedimiento del control de la exploración del ultrasonido de la realización de la actual divulgación incluye controlar el brazo mecánico para conducir la punta de prueba para moverse basado en una trayectoria de la exploración del sistema; controlando la punta de prueba para recoger imágenes del ultrasonido; e identificando un área de blanco de la imagen del ultrasonido; calculando una posición del área de blanco en la imagen del ultrasonido, y determinando si la posición del área de blanco en la imagen del ultrasonido pertenece a una posición predeterminada; ajustar la trayectoria de exploración cuando la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos no pertenece a la posición predeterminada; y controlar el brazo mecánico para conducir la sonda para que se mueva en función de la trayectoria de exploración ajustada, a fin de realizar una exploración automática del dispositivo de exploración por ultrasonido, y realizar una interacción flexible entre el paciente y el dispositivo de exploración por ultrasonido.
En algunas realizaciones según la presente divulgación, debe entenderse que el medio de almacenamiento legible no volátil divulgado, el dispositivo y el procedimiento pueden implementarse de otras maneras. Por ejemplo, las formas de realización del dispositivo descritas anteriormente son meramente esquemáticas, por ejemplo, la división de los módulos es sólo una división de función lógica, y la implementación real puede tener otras formas de división.
Los módulos descritos como componentes separados pueden o no estar físicamente separados, y los componentes mostrados como los módulos pueden o no ser módulos físicos, es decir, pueden estar ubicados en un lugar, o pueden estar distribuidos en múltiples módulos de red. Algunos o todos los módulos pueden seleccionarse según los requisitos reales para realizar el propósito de la solución de las realizaciones.
Además, cada uno de los módulos funcionales según las respectivas realizaciones de la presente divulgación puede estar integrado en un módulo de procesamiento, o cada módulo puede existir físicamente solo, o dos o más módulos pueden estar integrados en un módulo. El módulo integrado mencionado puede implementarse en forma de hardware o en forma de hardware más módulos funcionales de software.
Para los expertos en la materia, obviamente, la presente divulgación no se limita a los detalles de las realizaciones ejemplares anteriores, y la presente divulgación se puede implementar en otras formas específicas sin apartarse de las características de la presente divulgación. Por lo tanto, desde cualquier punto de vista, las realizaciones deben considerarse como ejemplares y no restrictivas, y el alcance de la presente divulgación se define por las reivindicaciones adjuntas en lugar de la descripción anterior, y por lo tanto, todos los cambios que caen dentro de los significados y alcances de los elementos equivalentes de las reivindicaciones están destinados a ser abarcados dentro de la presente divulgación. Ningún signo de referencia en las reivindicaciones debe interpretarse como limitativo de las reivindicaciones en cuestión. Además, obviamente la palabra "incluir" no excluye otras unidades o etapas, y el singular no excluye el plural. Las unidades o dispositivos múltiples indicados en las reivindicaciones de dispositivos también pueden ser implementados por una unidad o un dispositivo mediante software o hardware. Palabras como primero y segundo se utilizan para designar nombres, pero no denotan ningún orden específico.
Por último, cabe señalar que las realizaciones anteriores sólo se utilizan para ilustrar las soluciones técnicas de la presente divulgación y no para establecer limitaciones. Aunque la presente divulgación se describe en detalle con referencia a las realizaciones preferidas, los expertos en la materia deben entender que pueden hacer modificaciones o sustituciones equivalentes a las soluciones técnicas de la presente divulgación sin apartarse de las soluciones técnicas de la presente divulgación.
Claims (10)
1. Un procedimiento de control de exploración por ultrasonidos aplicado a un dispositivo de exploración por ultrasonidos que comprende un mecanismo de ejecución, comprendiendo el mecanismo de ejecución un brazo mecánico, una sonda y un sensor de fuerza, comprendiendo el procedimiento de control de exploración por ultrasonidos:
determinar una parte que debe examinarse, y convertir las coordenadas de posición inicial de la parte que debe examinarse en un primer sistema de coordenadas en el que se encuentra una cama de hospital en coordenadas de posición inicial de la parte que debe examinarse en un segundo sistema de coordenadas en el que se encuentra el dispositivo de exploración por ultrasonidos;
generar una trayectoria de exploración basada en las coordenadas de posición iniciales de la pieza a examinar en el segundo sistema de coordenadas, en donde la trayectoria de exploración comprende una pluralidad de coordenadas de posición;
controlar el brazo mecánico para que la sonda se mueva en función de la trayectoria de exploración establecida; controlar la sonda para recoger una imagen ecográfica;
identificar una zona objetivo a partir de la imagen de ultrasonidos;
calcular una posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos, y determinar si la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos pertenece a una posición predeterminada;
ajustar la trayectoria de exploración establecida cuando la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos no pertenezca a la posición predeterminada; y
controlar el brazo mecánico para que la sonda se mueva en función de la trayectoria de exploración ajustada;
caracterizado por queel procedimiento incluye, además:
detectar una fuerza de impacto lateral F recibida por la sonda mediante el sensor de fuerza;
calcular una cantidad de cambio de posición S en función de la fuerza de impacto lateral F recibida por la sonda, donde la cantidad de cambio de posición S=F*K, F representa una magnitud de la fuerza de impacto lateral, y K es un coeficiente conocido; y
controlar el brazo mecánico para que la sonda se desplace una distancia preestablecida a lo largo de una dirección de la fuerza de impacto lateral, de acuerdo con una relación de magnitud entre la cantidad de cambio de posición calculada S y una cantidad de cambio de posición máxima preestablecida.
2. El procedimiento de control de exploración por ultrasonidos de la reivindicación 1, en el que la conversión de coordenadas de posición inicial de la parte que se va a examinar en el primer sistema de coordenadas en el que se encuentra la cama del hospital en coordenadas de posición inicial de la parte que se va a examinar en el segundo sistema de coordenadas en el que se encuentra el dispositivo de exploración por ultrasonidos comprende: calcular una matriz de conversiónRtmnsentre el primer sistema de coordenadas y el segundo sistema de coordenadas; calcular las coordenadas de posición inicial de la parte que se va a examinar en el segundo sistema de coordenadas en el que se encuentra el dispositivo de exploración por ultrasonidos mediante una fórmula pi =Rtmnspo+ptmnsde acuerdo con la matriz de conversiónRtmns;
Donde pi representa un vector de posición inicial de la pieza a examinar en el segundo sistema de coordenadas,Rtmnsrepresenta la matriz de conversión entre el primer sistema de coordenadas y el segundo sistema de coordenadas, po representa un vector de posición inicial de la pieza a examinar en el primer sistema de coordenadas, yptmnsrepresenta un vector de posición de un origen del primer sistema de coordenadas relativo al segundo sistema de coordenadas.
3. El procedimiento de control de exploración por ultrasonidos de la reivindicación 1, en el que el procedimiento también comprende:
controlar un valor de presión entre la sonda y la pieza a examinar para que sea un valor constante, comprendiendo: detectar un valor de presión real entre la sonda y la pieza que debe examinarse en cada ciclo de control mediante el sensor de fuerza;
calcular una cantidad de cambio de posiciónApde cambio de posición utilizando una fórmula de cambio de posición preestablecida según el valor de presión real, en donde Ap=Kp*ef+Kd *Aef
En dondeKprepresenta un valor proporcional preestablecido yKdrepresenta una ganancia diferencial preestablecida;efrepresenta un valor de error de presión entre un valor de presión objetivo preestablecido y el valor de presión real en un ciclo de control; Aef representa una cantidad de cambio de error entre un valor de error de presión correspondiente a un ciclo de control actual y un valor de error de presión correspondiente a un ciclo de control anterior; y
controlar el brazo mecánico para conducir la sonda para hacer un cambio de posición con la cantidad de cambio de posiciónApen una dirección vertical basada en el segundo sistema de coordenadas.
4. El procedimiento de control de exploración por ultrasonidos de la reivindicación 3, en el que el control del brazo mecánico para accionar la sonda para realizar el cambio de posición con la cantidad de cambio de posiciónApen la dirección vertical basado en el segundo sistema de coordenadas comprende:
controlar el brazo mecánico para que la sonda se desplace hacia abajo en la dirección vertical basándose en el segundo sistema de coordenadas, cuando la cantidad de cambio de posiciónApsea un valor positivo; controlar el brazo mecánico para impulsar la sonda para que se mueva hacia arriba en la dirección vertical basándose en el segundo sistema de coordenadas, cuando la cantidad de cambio de posiciónApsea un valor negativo; y no controlar el brazo mecánico para impulsar la sonda para que se mueva en la dirección vertical basándose en el segundo sistema de coordenadas, cuando la cantidad de cambio de posiciónApsea 0.
5. El procedimiento de control de exploración por ultrasonidos de la reivindicación 1, en el que cuando la cantidad de cambio de posición calculada S es menor o igual que la cantidad de cambio de posición máxima, la distancia preestablecida es igual a la cantidad de cambio de posición calculada S; cuando la cantidad de cambio de posición calculada S es mayor que la cantidad de cambio de posición máxima, la distancia preestablecida es igual a la cantidad de cambio de posición máxima.
6. El procedimiento de control de exploración por ultrasonidos de la reivindicación 1, en el que el control del brazo mecánico para conducir la sonda para mover la distancia preestablecida a lo largo de la dirección de la fuerza de impacto lateral comprende:
calcular una velocidad de desplazamiento en función de un ciclo de control preestablecido y de la distancia preestablecida; y
controlar el brazo mecánico para impulsar la sonda a fin de que se desplace la distancia preestablecida a lo largo de la dirección de la fuerza de impacto lateral a la velocidad de desplazamiento.
7. El procedimiento de control de exploración por ultrasonidos de la reivindicación 1, en el que el cálculo de la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos, y la determinación de si la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos pertenece a la posición predeterminada comprende:
determinar un centro de un círculo circunscrito más pequeño del área objetivo;
calcular las coordenadas de posición del centro determinado en la imagen de ultrasonidos;
determinar que la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos pertenece a la posición predeterminada, cuando una abscisa y una ordenada correspondientes al centro determinado son las mismas que las correspondientes a la posición central de la imagen de ultrasonidos, o cuando un valor de diferencia entre la abscisa correspondiente al centro determinado y la abscisa correspondiente a la posición central de la imagen de ultrasonidos es menor que un valor preestablecido y un valor de diferencia entre la ordenada correspondiente al centro determinado y la ordenada correspondiente a la posición central de la imagen de ultrasonidos es menor que el valor preestablecido; y determinar que la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos no pertenece a la posición predeterminada, cuando el valor de la diferencia entre la abscisa correspondiente al centro determinado y la abscisa correspondiente a la posición central de la imagen de ultrasonidos es mayor o igual que el valor preestablecido y/o el valor de la diferencia entre la ordenada correspondiente al centro determinado y la ordenada correspondiente a la posición central de la imagen de ultrasonidos es mayor o igual que el valor preestablecido.
8. El procedimiento de control de exploración por ultrasonidos de la reivindicación 7, en el que el ajuste de la trayectoria de exploración establecida comprende:
calcular un primer valor de diferencia entre la abscisa correspondiente a la posición de la zona objetivo en la imagen de ultrasonidos y la abscisa correspondiente a la posición predeterminada;
calcular un segundo valor de diferencia entre la ordenada correspondiente a la posición del área objetivo en la imagen de ultrasonidos y la ordenada correspondiente a la posición predeterminada; y
ajustar la trayectoria de exploración en función del primer valor de diferencia y del segundo valor de diferencia.
9. Un dispositivo de exploración por ultrasonidos, que comprende:
un mecanismo de ejecución, el mecanismo de ejecución que comprende un brazo mecánico, una sonda y un sensor de fuerza;
un procesador; y
un dispositivo de almacenamiento que almacena uno o más programas informáticos, que cuando son ejecutados por el procesador, hacen que el procesador realice un procedimiento de control de exploración por ultrasonidos de cualquiera de las reivindicaciones 1-8.
10. Un medio de almacenamiento no volátil que tiene programas informáticos almacenados en el mismo, cuando los programas informáticos son ejecutados por un procesador, el procesador está configurado para realizar un procedimiento de control de exploración por ultrasonidos de cualquiera de las reivindicaciones 1-8.
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