超声检查的磁定位系统技术方案

本发明专利技术涉及一种超声检查的磁定位系统，其结构包括超声探头、红外激光发射器、永磁体、磁传感器阵列和计算机等部分。红外激光发射器和永磁体分别设置在超声探头的头部，永磁体作为磁定位系统的目标磁体，磁传感器阵列用于检测目标磁体在磁感应空间内所产生的磁场强度，以对超声探头进行磁定位。计算机用于接收磁传感器阵列输出的磁场强度检测信号，以确定超声探头的三维位置和三维姿态，并对在超声检测仪输出病灶检查的超声图像时超声探头所处的位置及姿态信息予以记录，供复查时调用。本发明专利技术可量化所要检查病灶的状态和切面，在复查时对超声探头的进位进行辅助导航，由此提高了超声检查的准确性，为疾病的诊断和治疗提供了有益的帮助。帮助。帮助。

【技术实现步骤摘要】
超声检查的磁定位系统


[0001]本专利技术涉及一种超声检查用的辅助定位装置，具体地说是一种超声检查的磁定位系统。

技术介绍

[0002]临床上的超声检查是一种无痛无创的常规检查方式，可以快速确定患者体内是否出现异常。超声检查是使用高频声波来产生人体内部的结构和组织信号，传输给计算机，在显示屏上显示出相应的影像，为临床诊断提供帮助。
[0003]对于肿瘤患者，超声检查可用于对病情和治疗效果进行复查和监测。在患者接受治疗后，超声检查可以显示出肿瘤的缩小或消失情况。在肿瘤患者的复查过程中，超声检查可以提供连续扫描、实时图像和无辐射影像等，通过观察前后两次的肿瘤形状和体积变化，以对患者的治疗情况做出诊断。而这就需要在两次的超声检查时应有完全一致的扫描情况，以获得准确、清晰的超声图像。而探头的不同位置和角度，可能会影响超声信号的穿透和反射。但目前在临床上只能凭检查医师的经验和手法，尽可能地使前次检查与再次复查时的探头的扫描是处在同一平面上，而实际上却根本无法做到在同一平面上的扫描。这种两次检查过程中超声探头的位置及姿态存在的差异，就会影响超声检查的结果，从而影响对患者病情诊断对治疗效果判断的准确性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是提供一种超声检查的磁定位系统，以解决现有超声检查设备在输出病灶检查的超声图像时对超声探头不能进行准确定位的问题。
[0005]本专利技术的目的是这样实现的：一种超声检查的磁定位系统，包括：
[0006]超声探头，为具有较高磁场容忍度的毫升探头，在其握柄上设置有向计算机传递标记信号的按钮；
[0007]红外激光发射器，设置在超声探头的头部，在超声探头处于悬挂位时，与检查床内的磁传感器阵列中心位置上的三轴磁传感器在一条垂线上，用于确定患者在检查床上的躺位位置；
[0008]永磁体，设置在超声探头的头部，用于作为磁定位系统的目标磁体；
[0009]磁传感器阵列，包括按九宫格布置的九个三轴磁传感器，设置在超声检查床内；所述磁传感器阵列与计算机通过数据线相接，用于检测目标磁体在磁感应空间内所产生的磁场强度，以对超声探头进行磁定位；以及
[0010]计算机，与所述磁传感器阵列相接，并与超声检测仪相接，用于接收磁传感器阵列输出的磁场强度检测信号，以确定超声探头的三维位置和三维姿态，并记录在超声检测仪输出病灶检查的超声图像时超声探头所处的位置及姿态信息，供复查时调用。
[0011]进一步地，本专利技术超声检查的磁定位系统还包括：
[0012]方向罗盘，生成并显示在计算机的显示屏中，用于引导超声探头到达患者病灶的
检查位置，并引导到与该患者前次检查时超声探头所处的位置和姿态。
[0013]进一步地，计算机对超声探头进行定位的处理方式是：将超声探头的位置信息和姿态信息以及磁传感器阵列测量到的在输出病灶超声图像时超声探头的磁场强度信息作为数据集，使用Transformer模型进行训练，得到网络预训练出的超声探头的位置和姿态，构建目标误差方程；将预训练出的超声探头的位置和姿态作为LM优化算法的初始解，通过最优化算法进行迭代求解，使得目标误差方程趋近于最小值，以得到超声探头最终的位置和姿态信息。
[0014]本专利技术通过在超声检查设备上加装磁定位系统，可在超声检测仪输出病灶检查的超声图像时，将超声探头所处的位置及姿态信息进行定位并予以记录，从而确定超声探头与患者的空间相对位置和超声探头的扫描角度，由此可量化所要检查病灶的状态和切面，并使该患者复查时超声探头对病灶探查的位置与角度与前次检查时的位置与角度保持一致。同时，本专利技术还可以对应的患者检查电子档案数据作为支撑，在复查时对超声探头的进位进行辅助导航，从而快速高效地的到达前次检查时所处的位置与角度，由此降低了对操作技能和经验的要求，提高了超声检查的准确性，为疾病的诊断和治疗提供了有益的帮助。
[0015]本专利技术采用深度学习结合优化算法，对探头位置及姿态进行重建，可以获得更高精度的探头定位和姿态信息。初次检查时创建的电子档案记录了患者的超声图像和探头定位信息，便于复查时与历史数据进行对比，追溯病变的演变过程。使用电子档案与自动生成示意动画，可以快速指引探头到达病变位置并进行对比诊断，省去手动定位的时间和人工判断的过程，提高了诊断的效率。本系统采用超声探头进行诊断，无需注射造影剂或其他有创手段，不会对患者造成额外的身体损伤和疼痛。
附图说明
[0016]图1是本专利技术磁定位系统的流程框图。
[0017]图2是基础网络框架的结构示意图。
具体实施方式
[0018]如图1所示，本专利技术超声检查的磁定位系统包括超声探头1、红外激光发射器、永磁体、磁传感器阵列3和计算机4等部分。超声探头1选择具有较高磁场容忍度的毫升探头，在其握柄上设置有向计算机传递标记信号的按钮2。红外激光发射器设置在超声探头1的头部，在超声探头1处于悬挂位时，与检查床内的磁传感器阵列3中心位置上的三轴磁传感器在一条垂线上，当患者躺在检查床上时，红外激光发射器发射的激光照射在患者的肚脐部位，从而确定患者每次在检查床上的躺位位置保持不变。永磁体设置在超声探头1的头部，用于作为磁定位系统的目标磁体。磁传感器阵列3包括按九宫格布置的九个三轴磁传感器。磁传感器阵列3设置在超声检查床内，并与计算机4通过数据线相接，用于检测目标磁体在磁感应空间内所产生的磁场强度，以对超声探头1进行磁定位。计算机4与磁传感器阵列3相接，并与超声检测仪相接，用于接收磁传感器阵列3输出的磁场强度检测信号，以确定超声探头1的三维位置和三维姿态，并对在超声检测仪输出病灶检查的超声图像时超声探头所处的位置及姿态信息予以记录，以供复查时调用。在复诊时，计算机根据电子档案中的患者身份信息，自动生成方向罗盘5，并显示在计算机的显示屏中，用以引导超声探头到达患者
病灶的检查位置，并引导到与该患者前次检查时超声探头所处的位置和姿态。
[0019]本专利技术对于三轴传感器的灵敏度的调整是采用粒子群算法，粒子按照个体最优和全局最优的方向进行运动，通过迭代搜索得到最优灵敏度，目标函数为：
[0020][0021]其中，V
ix
、V
iy
、V
iz
表示第i个三轴磁传感器测量得到的数据，B
ix
’
、B
iy
’
、B
iz
’
表示计算得到的磁场强度，K＝(k
x
，k
y
，k
z
)
T
表示三轴磁传感器的灵敏度。
[0022]对于三轴磁传感器的位置调整，采用遗传算法，通过选择、交叉和变异进行搜索，优化目标函数，得到最优位置，目标函数为：
[0023][0024]对于调整三轴磁传感器的方向，可以用蚁群算法通过迭代搜索得到最优方向，目标函数为：
[0025][0026]其中，(a
ri
、b
ri<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声检查的磁定位系统，其特征在于，包括：超声探头，为具有较高磁场容忍度的毫升探头，在其握柄上设置有向计算机传递标记信号的按钮；红外激光发射器，设置在超声探头的头部，在超声探头处于悬挂位时，与检查床内的磁传感器阵列中心位置上的三轴磁传感器在一条垂线上，用于确定患者在检查床上的躺位位置；永磁体，设置在超声探头的头部，用于作为磁定位系统的目标磁体；磁传感器阵列，包括按九宫格布置的九个三轴磁传感器，设置在超声检查床内；所述磁传感器阵列与计算机通过数据线相接，用于检测目标磁体在磁感应空间内所产生的磁场强度，以对超声探头进行磁定位；以及计算机，与所述磁传感器阵列相接，并与超声检测仪相接，用于接收磁传感器阵列输出的磁场强度检测信号，以确定超声探头的三维位置和三维姿态，并记录在超声检测仪输出病灶检查的超声图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昆，尹晓松，齐晁仪，薛林雁，刘琨，李开元，陈厚权，范文龙，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：