超声治疗系统的控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种超声治疗系统的控制方法，包括：根据当前采集的超声图像和治疗前采集的超声图像计算当前治疗区中与治疗前治疗区相比灰度发生变化的区域的面积比值和/或体积比值以及当前治疗区与治疗前治疗区之间的灰度差值；判断所述面积比值和/或体积比值以及灰度差值是否大于预定值，如果是，则判断当前治疗有效，否则判断当前治疗无效。此外，还包括将系统状态信息和医生的操作信息与压缩的超声图像整合到一起以生成录像文件和根据录像文件进行回放，同时进行非即刻的长期疗效评价。相应地，提供一种控制系统。本发明专利技术可实现超声治疗的即刻疗效和长期疗效的量化分析，而且在回放时可将超声图像与其相应的系统状态信息和操作信息一起还原。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超声治疗
，尤其涉及一种。
技术介绍
超声治疗技术是一种利用超声作用于生物体病变组织的无创治疗技术，目前已用于治疗多种疾病。但是，这种技术存在技术要求高、学习难度大、使用不方便等问题。以下，以高强度聚焦超声治疗技术为例进行说明。高强度聚焦超声治疗技术是近年来逐渐发展起来一种无创治疗肿瘤的技术，它利用聚焦超声波，安全有效、无创地破坏肿瘤细胞，治愈病人。因为是无创治疗，所以除了治疗本身是无创的，还要求治疗的监控也是无创的，也就是说，医生不能用肉眼直接看到体内的肿瘤的情况，也不能直接看到治疗后肿瘤被破坏的情况。现在的超声治疗一般是通过超声成像设备(一般是B超成像机)所获得的超声图像(一般是B超图像)来作为治疗时的监控图像，要求医生能够根据超声图像来对超声治疗过程进行监控，例如，根据超声图像的即刻灰度变化进行疗效判断、根据超声图像判断病人的治疗区。因此，这种治疗技术与传统的开刀手术有很大的不同，因此，医生需要较长时间来适应，而且，技术要求较高，学习难度也较大，因而，限制了这种技术的推广和应用。目前能熟练应用的专家人才还很有限，需要较长的时间来培养。即使是有经验的人，也需要时常回顾做过的手术，进行经验总结和分析问题，从而提升自己的技术水平。此外，超声成像设备的图像质量一般比较差，尤其是超声成像设备被集成到治疗设备中后，在治疗过程中图像质量可能进一步降低，这是因为在超声治疗过程中，为保护B超探头和防止B超探头对超声的阻档，治疗时B超探头都是远离病人皮肤的，这会造成B超探头表面与人体皮肤之间有一段反射距离，这段反射距离将会导致超声监控图像出现重影等伪像。这种情况下的超声图像将会影响医生对治疗区和疗效的判断。此外，有时采用传统的摄像机来记录手术全过程，以用于医生之间的交流学习、回顾和经验总结，但存在需要另外增加设备和人手的问题，而且传统的摄像机的摄像分辨率往往不高，这对以图像作为监控的无创治疗来说影响很大，稍差的图像对判断治疗区和治疗的有效性存在很大的影响。此外，通过传统的摄像机拍摄的图像不能方便地进行数字化分析，而且需要人工维护拍摄的视频文件和病人的对应关系，不但不方便，也可能出错。也就是说，现有的超声治疗技术缺乏可提供量化分析的记录与回放功能。在标题为“ Use of contrast agents to increase the effectiveness of highintensity focused ultrasound therapy” 的美国专利 US7686763B2 中提出了一种利用超声造影来提高超声治疗效果的方法，但是，该方法只是提供了即刻的疗效分析，缺乏量化分析，并且所提到超声造影的图像只是用于显示，并没有在治疗设备上加以记录，因此不能作为治疗有效的证据，也不能用于以后的学习分析和经验总结
技术实现思路
、为了解决上述问题，本专利技术提供一种超声治疗设备的控制系统及控制方法，以实现超声治疗过程的数字化分析、录制和回放，从而降低超声治疗的技术要求，便于医生进行问题分析和经验总结。为了实现以上目的，本专利技术提供一种超声治疗系统的控制方法，所述超声治疗系统包括用于获得超声图像的超声探头、超声成像机和图像采集卡、用于控制治疗头和各种子系统的系统控制器、显示器和图形用户接口，所述方法包括根据当前采集的超声图像和治疗前采集的超声图像计算当前治疗区中与治疗前治疗区相比灰度发生变化的区域的面积比值和/或体积比值以及当前治疗区与治疗前治疗区之间的灰度差值；判断所述面积比值和/或体积比值以及灰度差值是否大于预定值，如果是，则判断当前治疗有效，否则判断当前治疗无效。、优选地，按照以下步骤根据超声图像计算治疗区的面积在显示器上分别显示当前采集的超声图像和治疗前采集的超声图像，并由操作者在这两幅图像中的任何一副图像中手动勾画治疗区轮廓，然后，根据这两幅图像的坐标差值自动在另一幅图像中勾画出相应的治疗区轮廓，或者，利用图像分割算法分别识别出当前采集的超声图像和治疗前采集的超声图像中的治疗区轮廓；然后按照以下公式(I)计算治疗区的面积A = pSum*pS*pS (I)其中，A为治疗区的面积，pSum为治疗区轮廓内的像素个数，PS为超声图像上每一个像素对应的空间尺寸大小，并且，按照以下公式(2)或(3)计算治疗区的体积V = (A1+A2+.+An)*T (2)V = —(Al + An+ 4^ A2j +2^A2J+1)(3)57=1y=i其中，V为治疗区的体积，Ai为按照公式(I)计算的治疗区以预定厚度划分的各个层面的面积，其中，i = 1,2,3,... n，n为治疗区以预定厚度划分的层数，T为每个层面的厚度，或者，按照以下公式(4)计算治疗区的体积V = 4/3*A* (ff+H) /2 = 2/3*A* (ff+H)(4)其中，V为治疗区的体积，A为按照公式(I)计算的治疗区的最大切面轮廓的面积，H和W分别为治疗区轮廓的最大高度尺寸和最大宽度尺寸W = pSl*pS(5)H = pS2*pS(6)其中，pSl和pS2分别为治疗区轮廓在水平方向和垂直方向上的最多像素个数，并且，将当前采集的超声图像和治疗前采集的超声图像中的治疗区轮廓内的所有像素的灰度平均差值作为所述灰度差值。优选地，所述方法还包括在整个或部分治疗过程中以预定时间间隔循环执行以下步骤，直到录制完成对图像采集卡当前采集的超声图像进行压缩，并将压缩的超声图像、通过系统控制器获得的治疗头和各子系统的状态信息以及通过图形用户接口获得的操作者的操作信息组合成一个信息帧保存到录像文件中；和从录制的录像文件中读出信息帧，并通过图形用户接口按照从信息帧中分离出的图像信息、状态信息和操作信息在显示器上还原超声图像、治疗头和各子系统的状态及操作者的操作。优选地，所述方法还包括根据两个不同时间录制的录像文件中的超声图像或者特定时间录制的录像文件中的超声图像与图像采集模块当前采集的超声图像计算两个不同时间的治疗区的面积和/或体积；判断所述面积和/或体积的变化是否大于预定值，如果是，则判断治疗后的疗效很好，否则判断治疗效果不好。优选地，所述方法还包括利用录制的录像文件中所包含的图像信息和状态信息进行三维重建或者图像融合。相应地，本专利技术提供一种超声治疗系统的控制系统，所述控制系统包括图像采集模块，其用于获取由图像采集卡采集的超声图像；和即刻疗效评价模块，其用于根据当前采 集的超声图像和治疗前采集的超声图像计算当前治疗区中与治疗前治疗区相比灰度发生变化的区域的面积比值和/或体积比值以及当前治疗区与治疗前治疗区之间的灰度差值；判断所述面积比值和/或体积比值以及灰度差值是否大于预定值，如果是，则判断当前治疗有效，否则判断当前治疗无效。优选地，所述控制系统还包括过程录制模块，其用于在整个或部分治疗过程中以预定时间间隔循环执行以下步骤，直到录制完成对图像采集模块当前采集的超声图像进行压缩，并将压缩的超声图像、通过系统控制器获得的治疗头和各子系统的状态信息以及通过图形用户接口获得的操作者的操作信息组合成一个信息帧保存到录像文件中；和过程回放模块，其用于从过程录制模块录制的录像文件中读出信息帧，并通过图形用户接口按照从信息帧中分离出的图像信息、状态信息和操作信息在显示器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声治疗系统的控制方法，所述超声治疗系统包括用于获得超声图像的超声探头、超声成像机和图像采集卡、用于控制治疗头和各种子系统的系统控制器、显示器和图形用户接口，所述方法包括：根据当前采集的超声图像和治疗前采集的超声图像计算当前治疗区中与治疗前治疗区相比灰度发生变化的区域的面积比值和/或体积比值以及当前治疗区与治疗前治疗区之间的灰度差值；判断所述面积比值和/或体积比值以及灰度差值是否大于预定值，如果是，则判断当前治疗有效，否则判断当前治疗无效。

【技术特征摘要】
1.一种超声治疗系统的控制方法，所述超声治疗系统包括用于获得超声图像的超声探头、超声成像机和图像采集卡、用于控制治疗头和各种子系统的系统控制器、显示器和图形用户接口，所述方法包括 根据当前采集的超声图像和治疗前采集的超声图像计算当前治疗区中与治疗前治疗区相比灰度发生变化的区域的面积比值和/或体积比值以及当前治疗区与治疗前治疗区之间的灰度差值； 判断所述面积比值和/或体积比值以及灰度差值是否大于预定值，如果是，则判断当前治疗有效，否则判断当前治疗无效。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于， 按照以下步骤根据超声图像计算治疗区的面积 在显示器上分别显示当前采集的超声图像和治疗前采集的超声图像，并由操作者在这 两幅图像中的任何一副图像中手动勾画治疗区轮廓，然后，根据这两幅图像的坐标差值自动在另一幅图像中勾画出相应的治疗区轮廓，或者，利用图像分割算法分别识别出当前采集的超声图像和治疗前采集的超声图像中的治疗区轮廓；和按照以下公式(I)计算治疗区的面积 A = pSum*pS*pS (I) 其中，A为治疗区的面积,pSum为治疗区轮廓内的像素个数，pS为超声图像上每一个像素对应的空间尺寸大小， 并且，按照以下公式(2)或(3)计算治疗区的体积V= (A1+A2+.+An)*T (2)rTn/2 /2-1 V= 1(Al + An + 4j] A2j +2^A2j+l)(3 ) Jy=ii=\ 其中，V为治疗区的体积，Ai为按照公式(I)计算的治疗区以预定厚度划分的各个层面的面积，其中，i = 1，2，3，. . . n，n为治疗区以预定厚度划分的层数，T为每个层面的厚度，或者，按照以下公式(4)计算治疗区的体积V= 4/3*A* (ff+H)/2 = 2/3*A*(ff+H)(4) 其中，V为治疗区的体积，A为按照公式(I)计算的治疗区的最大切面轮廓的面积，H和W分别为治疗区轮廓的最大高度尺寸和最大宽度尺寸 W = pSl*pS (5) H = pS2*pS (6) 其中，pSl和pS2分别为治疗区轮廓在水平方向和垂直方向上的最多像素个数， 并且，将当前采集的超声图像和治疗前采集的超声图像中的治疗区轮廓内的所有像素的灰度平均差值作为所述灰度差值， 在利用公式⑴计算所述面积比值和/或体积比值时，PSum为当前治疗区中与治疗前治疗区相比灰度发生变化区域的像素的个数。3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，还包括 在整个或部分治疗过程中以预定时间间隔循环执行以下步骤，直到录制完成对图像采集卡当前采集的超声图像进行压缩，并将压缩的超声图像、通过系统控制器获得的治疗头和各子系统的状态信息以及通过图形用户接口获得的操作者的操作信息组合成一个信息帧...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智彪，文银刚，
申请(专利权)人：重庆微海软件开发有限公司，
类型：发明
国别省市：