基于超声影像监控体位移动的HIFU治疗设备制造技术

基于超声影像监控体位移动的HIFU治疗设备，其执行以下步骤：a.采集B超图像；b.B超图像预处理；c.提取病灶部位边缘曲线；d.计算边缘曲线上的空间点坐标作为基准坐标；e.转动B超探头到另一个角度进行实时监控；f.动态计算病灶部位边缘曲线的实时坐标；g.将实时坐标与基准坐标比较。HIFU治疗设备通过机载的B超探头监控病灶部位是否移动。本发明专利技术采用超声影像跟踪检测体位移动，不仅能有效提高监控体位移动的精确性和实时性，而且还能有效优化HIFU治疗设备的结构和制造成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗器械领域，具体涉及高强度聚焦超声(HIFU)治疗技术，特别是一种超声影像监测体位移动的方法及HIFU治疗设备。
技术介绍
高强度聚焦超声(high-1ntensityfocused ultrasound，缩写HIFU)治疗设备，是利用聚焦于生物组织中的高强度超声产生的热效应，致使焦域处的肿瘤组织瞬间凝固性坏死的一种仪器。与传统手术相比，其优点在于，它在致使肿瘤组织坏死的手术过程中，可实现对焦域以外的组织无显著损伤，从而具有安全、快速、无创伤、不开刀等一系列有益效果。在HIFU治疗过程中，特别是在换能器使能过程中，患者的体位(确切说是治疗的病灶部位，下同)相对于换能器的移动，会给治疗带来危险。要求患者不动的配合，可以减小体位移动的风险，但不能保证患者绝对不动，因为有的体位移动是患者身不由已的。实时监控体位移动，使体位与换能器保持无相对移动，是涉及治疗安全的重要技术保障。监控体位移动包括体位移动监测和移动补偿控制两项关键技术，体位移动监测涉及影像处理技术，具体涉及运动目标的跟踪，而移动补偿控制涉及机电控制技术。目前运动跟踪大都采用双目或多目摄像头的方式来实现，它基于双目视觉测距的原理，首先对双目摄像头进行标定，然后通过摄像头对跟踪目标进行成像，最后对拍摄的图像进行处理，提取跟踪目标，并生成跟踪目标的三维空间信息，以此来达到跟踪的目的。但是该技术如果应用到HIFU设备上，则存在如下问题:(I)摄像头距离跟踪目标(病灶部位)较近，只有10-15cm左右，病灶部位在铅垂方向(Z方向)上的微小移动不易被侦测到；(2)在治疗过程中，需要保证实时跟踪病灶部位的精确性和实时性，而现有的双目视觉技术在实时性上尚不能达到这样的要求。(3)如果在HIFU设备上采用双目摄像头来跟踪病人的病灶部位，则需要将摄像头安装在水槽中，从而增加HIFU设备的工业设计难度和防水摄像头的使用成本；(4)由于摄像头采用光学成像原理，因此水槽中的水的波动会导致光学影像的扭曲变形、清晰度不稳定、位置漂移等影响检测精度的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种成本低、效率高的基于超声影像监控体位移动的方法及HIFU治疗设备。为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案:—种基于超声影像监控体位移动的方法，包括以下步骤:a.采集B超图像一一用B超探头从基准角度位置采集病灶部位的B超图像作为基准B超图像；b.B超图像预处理一一对基准B超图像进行灰度化、二值化处理；c.提取病灶部位边缘曲线一一从处理后的B超图像中提取病灶部位的边缘曲线，用作基准边缘曲线；d.计算边缘曲线上的空间点坐标作为基准坐标一一根据基准边缘曲线在图像的位置和运动机构的位置信息计算出边缘曲线上的空间点的坐标位置作为基准坐标；e.转动B超探头到另一个角度一一将B超探头转动到另一个与基准角度不同的监控角度；f.动态计算病灶部位边缘曲线的实时坐标一一用B超探头实时跟踪采集病灶部位的B超图像，进行灰度化、二值化处理，并提取实时边缘曲线计算实时边缘曲线上的空间点的坐标位置作为实时坐标；g.将实时坐标与基准坐标比较——如果实时边缘曲线的实时坐标与基准边缘曲线的基准坐标相交则认为存在病灶部位没有移动，反之则认为病灶部位移动。进一步，还包括以下步骤:h.若比较结果是存在病灶部位移动，则计算偏差值，根据偏差值采用HIFU治疗设备的运动机构驱动治疗头移动进行补偿。优选的，步骤e转动的角度为90度。优选的，所述B超探头的基准角度与HIFU治疗设备的运动机构的X轴方向相同，B超探头的监控角度与运动机构的Y轴方向相同；或者，B超探头的基准角度与HIFU治疗设备的运动机构的Y轴方向相同，B超探头的监控角度与运动机构的X轴方向相同。优选的，步骤g中，当实时坐标与基准坐标存在相同的空间点坐标，或者实时坐标与基准坐标之间距离最近的空间点坐标之间的距离在一定的阈值范围则认为病灶部位没有移动。优选的，所述的B超探头为一个，所述的B超探头为HIFU治疗设备的机载B超探头。优选的，在步骤a-d中，采集多个B超图像提取边缘曲线共同作为基准坐标。优选的，h21.若比较结果是存在病灶部位移动，则转步骤h22，否则转步骤f ；h22.计算病灶部位移动的偏差值，判断偏差值是否超过预先设定的阈值，若超过则转步骤h23，否则转步骤h24 ；h23.控制换能器暂停超声输出；h24.根据偏差值米用运动机构进行补偿；h25.判断换能器是否处于暂停输出状态，若是则转步骤h26，否则继续治疗；h26.发出提示可继续治疗或者控制换能器恢复超声输出自动继续进行治疗步骤。本专利技术还提供了一种基于超声影像监控体位移动的HIFU治疗设备，包括产生高强度聚焦超声的换能器和用于采集B超图像的B超探头组成的治疗头，用于驱动治疗头运动的运动机构，以及控制监控HIFU治疗设备的上位机；上位机分别与换能器、B超探头和运动机构连接，所述的运动机构包括分别驱动治疗头在X轴、Y轴和Z轴上运动的X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构，以及驱动B超探头转动的B轴转动机构、驱动B超探头升降的的C轴升降机构，治疗时通过B超探头采集的病灶部位实时图像监控病灶部位是否移动。进一步，所述的运动机构还包括驱动换能器在A轴上摆动的A轴运动机构，所述的X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、A轴运动机构、B轴转动机构和C轴升降机构均包括电机、与电机连接的电机驱动器和与电机驱动器连接的机构处理器；所述的上位机分别与X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、A轴运动机构、B轴转动机构和C轴升降机构的处理器连接用于控制治疗头的运动；治疗时如监控到病灶部位发生移动，上位机根据移动的偏移量驱动运动机构进行补偿。本专利技术的基于超声影像监控体位移动的方法，采用超声影像跟踪检测体位移动，成本低、效率高。而且可根据检测到的体位移动偏差值进行体位移动补偿。本专利技术的基于超声影像监控体位移动的HIFU治疗设备，不仅能有效提高监控体位移动的精确性和实时性，而且还能有效优化HIFU治疗设备的结构和制造成本。【附图说明】图1是本专利技术的基于超声影像监控体位移动的方法的流程图。图2是本专利技术的基于超声影像监控体位移动的HIFU治疗设备的运动控制结构图。【具体实施方式】以下结合附图1至2给出的实施例，进一步说明本专利技术的基于超声影像监控体位移动的方法，以及使用该方法的HIFU治疗设备的【具体实施方式】。本专利技术的基于超声影像监控体位移动的方法及HIFU治疗设备不限于以下实施例的描述。本专利技术的基于超声影像监控体位移动的方法主要应用于高强度聚焦超声治疗设备(简称HIFU治疗设备)，HIFU治疗设备包括产生高强度聚焦超声的换能器和用于采集B超图像的B超探头组成的治疗头，和用于驱动治疗头与病人体位相对运动的运动机构。换能器通常包括类似于卫星天线锅的球面托架和排列设置在球面托架上的多个压电振片单元，B超探头设置在球面托架底部中心位置，所述的运动机构用于带动治疗头移动，调整换能器的超声焦点位置从而对肿瘤组织各部分逐步进行治疗。通常情况下，所述的运动机构具有六个相对运动自由度，它们包括:换能器的X轴运动、换能器的Y轴运动、换能器的Z轴运动、换能器的A轴摆动、B超探头的B轴转动和B超探头的C轴升降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超声影像监控体位移动的方法，其特征在于，包括以下步骤：a.采集B超图像——用B超探头从基准角度位置采集病灶部位的B超图像作为基准B超图像；b.B超图像预处理——对基准B超图像进行灰度化、二值化处理；c.提取病灶部位边缘曲线——从处理后的B超图像中提取病灶部位的边缘曲线，用作基准边缘曲线；d.计算边缘曲线上的空间点坐标作为基准坐标——根据基准边缘曲线在图像的位置和运动机构的位置信息计算出边缘曲线上的空间点的坐标位置作为基准坐标；e.转动B超探头到另一个角度——将B超探头转动到另一个与基准角度不同的监控角度；f.动态计算病灶部位边缘曲线的实时坐标——用B超探头实时跟踪采集病灶部位的B超图像，进行灰度化、二值化处理，并提取实时边缘曲线计算实时边缘曲线上的空间点的坐标位置作为实时坐标；g.将实时坐标与基准坐标比较——如果实时边缘曲线的实时坐标与基准边缘曲线的基准坐标相交则认为存在病灶部位没有移动，反之则认为病灶部位移动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：耿宏雨，
申请(专利权)人：北京长江源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11