超声波探测器的位置登记方法、超声波摄像系统技术方案

简便且高精度地登记超声波探测器的扫描面位置和角度的超声波探测器的位置登记方法、超声波摄像系统。在配置有位置检测传感器的实际空间中配置包括非平行地拉伸的2根以上线材的体模，使安装有探测器位置检测用标记的超声波探测器在将其主平面朝向保持为恒定的状态下在体模上平行移动，由位置检测传感器检测探测器位置检测用标记在实际空间中的位置并获取2个以上体模的超声波图像。求出2个以上超声波图像分别包括的2根以上线材的截面像位置，基于求出的截面像的位置的关系，计算探测器位置检测用标记的实际空间的位置与拍摄的超声波图像在实际空间中的朝向及位置的关系，将计算出的关系作为探测器坐标变换信息登记在存储部。储部。储部。

【技术实现步骤摘要】
超声波探测器的位置登记方法、超声波摄像系统


[0001]本专利技术涉及用于将超声波图像向实际空间坐标同步的坐标变换技术。

技术介绍

[0002]手术导航系统是以以下情况为目的的系统：通过在CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)图像、MRI(Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像)图像等医用图像上实时显示手术中的手术器具的位置，提供手术中的患者与手术器具的位置关系的信息，由此对手术进行辅助。在手术导航中，CT图像、MRI图像在空间分辨率、对比度这方面优异，而在实时性上存在不足，导航的精度由于脏器的移动、变形的影响而下降。
[0003]为了解决该课题，存在通过同步显示CT图像、MRI图像和超声波图像来弥补实时性，从而进行导航的方法。为了实施前述的方法，需要对导航所使用的医用图像与实际空间上的患者的位置进行对齐的配准(registration)操作和对超声波波束的扫描面的位置和角度进行登记的超声波探测器登记操作。一般，这些操作在手术开始前通过执刀医生的手来实施。另外，对配准操作和超声波探测器登记操作的实施顺序没有限制，先实施哪一个均可以。
[0004]关于配准方法，确立了以下方法：通过对鼻根部、眼梢等的解剖学的特征点、贴附在患者的摄像标记的位置之中的3点以上进行指示，来对实际空间上的标记等的位置和医用图像上的标记等的位置建立对应的方法；对使用激光等而获取到的患者的表面信息和根据医用图像重建的三维图像的表面信息建立对应的方法(非专利文献1)。
[0005]另一方面，关于超声波探测器登记方法，提出了各种方法。例如，在专利文献1中，报告了为了将超声波图像与CT图像、MRI图像在超声波波束的扫描面同步，从而对超声波波束的扫描面的位置和角度进行登记的方法。
[0006]此外，在非专利文献2中，公开了在安装有位置检测用标记的超声波探测器登记工具固定超声波探测器，基于超声波探测器的种类来对超声波波束的扫描面的位置和角度进行登记的方法(非专利文献2)。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：日本特开平10
‑
151131号公报
[0010]【非专利文献】
[0011]非专利文献1：古贺敦郎著“关于手术用导航系统StealthStation”，日本放射线技术学会近畿部会杂志，第10卷1号
[0012]非专利文献2：https：//www.youtube.com/watch？v＝RAHgsUVm4d4
[0013]专利文献1的方法为了对超声波波束的扫描面的位置和角度进行登记，需要复杂的操作，存在对操作者的负担增加、操作时间增大等课题。
[0014]另一方面，非专利文献2的方法是在安装有位置检测用标记的超声波探测器登记工具固定超声波探测器，基于超声波探测器的种类来对超声波波束的扫描面的位置等进行
登记的方法，但在对不同的种类的超声波探测器进行登记的情况下，需要对超声波探测器登记工具进行校正。此外，即便是相同的种类的超声波探测器，从扫描面的角度来看，也会在每个超声波探测器中存在些许差异。非专利文献2的登记工具未考虑到每个超声波探测器的扫描面的角度的差异，因而为了高精度地对扫描面的位置和角度进行登记，需要对超声波探测器登记工具进行校正。此外，即使是相同的超声波探测器，也存在向超声波探测器登记工具固定超声波探测器时，若不能每次在相同的位置再现性优良地进行固定则登记精度会下降这样的问题。
[0015]如此，虽然关于超声波探测器的扫描面的位置和角度的登记方法提出了各种方法，但在登记精度、操作性这方面还留有课题。

技术实现思路

[0016]专利技术要解决的课题
[0017]本专利技术的目的在于，简便且高精度地对超声波探测器的扫描面的位置和角度进行登记。
[0018]用于解决课题的手段
[0019]为了达成上述目的，本专利技术的超声波探测器的位置登记方法在配置有位置检测传感器的实际空间中，配置包括非平行地拉伸的2根以上线材的体模(phantom)，使安装有探测器位置检测用标记的超声波探测器在将所述超声波探测器的主平面的朝向保持为恒定的状态下在体模上平行移动，由位置检测传感器对探测器位置检测用标记在实际空间中的位置进行检测，并且获取体模的2个以上超声波图像。求出2个以上超声波图像分别包括的2根以上线材的截面像的位置，基于求出的截面像的位置的关系，计算探测器位置检测用标记的实际空间的位置与拍摄的超声波图像在实际空间中的朝向以及位置的关系，将计算出的关系作为探测器坐标变换信息登记在存储部。
[0020]专利技术效果
[0021]根据本专利技术，能够通过简便的操作来计算超声波波束的扫描面(超声波图像)的位置和朝向，能够降低操作者的负担并且提高操作性。进一步地，通过使用体模的超声波图像，从而能够与超声波探测器的种类、个体差异无关而高精度地进行超声波探测器的位置登记。
附图说明
[0022]图1是示出本专利技术的一实施方式的超声波摄像系统的硬件结构的图。
[0023]图2是一实施方式的超声波探测器12和探测器用标记(探测器位置检测用标记)17的立体图。
[0024]图3是对一实施方式的超声波探测器位置登记用体模与超声波波束的扫描面的位置和角度的关系进行说明的图。
[0025]图4是示出使用一实施方式的超声波摄像系统来进行超声波探测器的位置登记和手术导航的步骤的流程图。
[0026]图5是示出一实施方式的超声波探测器的位置登记用的GUI的一个例子的图。
[0027]图6是示出在一实施方式的超声波摄像系统中，同步显示有CT图像、MRI图像和超
声波图像的手术导航画面例的图。
[0028]附图标记说明
[0029]1：超声波摄像系统，2：CPU，3：主存储器，4：存储装置，5：显示存储器，6：显示装置，7：控制器，8：鼠标，9：位置检测传感器，10：网络适配器，11：超声波摄像装置。12：超声波探测器，13：系统总线，14：网络，15：3维摄像装置，16：医用图像数据库，17：探测器用标记，18：反射球，19：超声波探测器登记用体模。
具体实施方式
[0030]以下，根据附图对本专利技术涉及的超声波摄像系统的一实施方式进行说明。另外，在以下的说明以及附图中，通过对具有相同的功能结构的构成要素标注相同的附图标记来省略重复说明。
[0031]图1是示出超声波摄像系统1的硬件结构的图。超声波摄像系统1具备CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)2、位置检测传感器9、超声波摄像装置11、网络适配器10、主存储器3、存储装置4、显示存储器5、控制器7以及显示装置6而构成，它们通过系统总线13而能够进行信号收发地连接。在此，所谓“能够进行信号收发地”，表示能够电、光学上无论有线、无线相互地或者从一方对另一方进行信号收发的状态。
[0032]在超声本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波探测器的位置登记方法，其特征在于，具有：第1步骤，在配置有位置检测传感器的实际空间中，配置包括非平行地拉伸的2根以上线材的体模，使安装有探测器位置检测用标记的超声波探测器在使所述超声波探测器的主平面的朝向保持为恒定的状态下在所述体模上平行移动，由所述位置检测传感器来对所述探测器位置检测用标记在实际空间中的位置进行检测，并且获取2个以上所述体模的超声波图像；和第2步骤，求出在2个以上所述超声波图像中分别包括的所述2根以上线材的截面像的位置，基于求出的所述2根以上线材的截面像的位置的关系，计算所述探测器位置检测用标记的实际空间的位置与拍摄的所述超声波图像在实际空间中的朝向以及位置的关系，将计算出的该关系作为探测器坐标变换信息登记在存储部。2.根据权利要求1所述的超声波探测器的位置登记方法，其特征在于，在所述体模安装有体模位置检测用标记，所述2根以上线材与所述体模位置检测用标记以预先决定的位置关系被拉伸，在所述第1步骤中，由所述位置检测传感器进一步检测实际空间中的所述体模位置检测用标记的位置，在所述第2步骤中，计算将所述体模位置检测用标记的坐标系变换为基于所述超声波探测器的超声波波束扫描面的坐标系的旋转矩阵R
us
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、和从所述探测器位置检测用标记的原点到所述超声波探测器的超声波波束的打出点为止的偏移向量gf(Kpr)，来作为所述探测器位置检测用标记的实际空间的位置与拍摄的所述超声波图像在实际空间中的朝向以及位置的关系。3.一种超声波摄像系统，其特征在于，具有：位置检测传感器；体模，包括非平行地拉伸的2根以上线材；超声波探测器，安装有探测器位置检测用标记；超声波摄像装置，从所述超声波探测器接收超声波以及向超声波探测器发送超声波，从而对超声波图像进行拍摄；存储部；和控制部，所述控制部：在配置于实际空间的所述体模上，使所述超声波探测器在将所述超声波探测器的主平面的朝向保持为恒定的状态下平行移动，由所述位置检测传感器来对所述探测器位置检测用标记在实际空间中的位置进行检测，并且接收由所述超声波摄像装置拍摄到的所述体模的2个以上超声波图像，计算2个以上所述超声波图像分别包括的所述2根以上线材的截面像的位置，基于所述2根以上线材的截面像的位置的关系，计算所述探测器位置检测用标记的实际空间的位置与拍摄的所述超声波图像在实际空间中的朝向以及位置的关系，将计算出的该关系作为探测器坐标变换信息登记在所述存储部。4.根据权利要求3所述的超声波摄像系统，其特征在于，所述控制部，接收所述超声波摄像装置针对被检体而拍摄到的超声波图像以及在拍摄时所述位置检测传感器检测到的所述探测器位置检测用标记的位置，使用在所述存储部中登记的所述探测器坐标变换信息和所述探测器位置检测用标记的位置，来计算所述被检体的所述超声波图像的朝向和位置，
根据针对所述被检体而预先拍摄到的3维医用图像数据，生成与所述被检体的所述超...

【专利技术属性】
技术研发人员：岛本贵文，阿部信隆，
申请(专利权)人：富士胶片医疗健康株式会社，
类型：发明
国别省市：